ИНСТИТУТ ЗА СТРОИТЕЛНИ МАТЕРИАЛИ И СТРОИТЕЛНА БЕТОННА КОНСТРУКЦИЯ НА ТЕХНИЧЕСКИЯ УНИВЕРСИТЕТ В БРАУНШВЕЙГ ДИРЕКТОР ПРОФ
; u ИНСТИТУТ ЗА СТРОИТЕЛНИ МАТЕРИАЛИ И СТРОИТЕЛНА БЕТОННА КОНСТРУКЦИЯ НА ТЕХНИЧЕСКИЯ УНИВЕРСИТЕТ В БРАУНШВЕЙГ ДИРЕКТОР: ПРОФ. DR.-ING. К. КОРДИНА Окончателен доклад 30-021> 2/001 за изследователския проект "Изследване на носещото и деформационното поведение на тънките стоманобетонни стени, подложени на извънцентрови натоварвания" БИБЛИОТЕКА Jnstltut 1l1r строителни материали, конструкция и защита по поръчка
"s; t, -t 8:;: Uil.3ci" lweig Beethovenstra'Ja 52. Q - 3300 Braunschw
Dipl.-Ing. К.Х. Клиент на Storkebaum от Министерството на вътрешните работи на Северен Рейн-Вестфалия VB 1-72.02 - № 48/74 Брауншвайг, през август 1976 г.
Съдържание Страница 1. Въведение 1 1.1 Общи положения 1 1.2 Цел 2 1.3 Определение на стени 3 1.4 Методи за изчисление на ексцентрично натоварени тънки стени и общ преглед на литературата 4 2. Метод на изчисление 7 2.1 Описание на решението 7 2.2 Определение на товароносимостта 9 2
-3 Предположения за изчисляване 9 2.4 Метод на решение 12 2.5 Дискусия на критериите за повреда 15 2.6 Разглеждане на твърдостта на усукване 18 3. Изчисляване на стените, тествани в теста 23 със сравнение на експерименталните и изчислителните резултати 3.1 Общ преглед 23 3.2 Размери,
Характеристични стойности на отработените газове и армировката 26 3.3 Резултати от измерванията 26 3.4 Преизчисления на теста 27 3.5 Сравнение на изчислените крайни натоварвания с други методи и с резултатите от изпитването 31 4. Общо поведение на носене и деформация и параметри 34 34 Общо поведение на натоварване и деформация 34 4.2 Проучвания на параметри 45 5. Заключения с предложения за подобрение на настоящата проектна пътека за стоманобетонни стени, държани от четири страни в DIN 1045 6-то резюме 58
Библиография [1] Бетонна и стоманобетонна конструкция, оразмеряване и изпълнение - D1N 1045, издание януари 1972 г. [2] Германски комитет за стоманобетон, брой 220, Оразмеряване на бетонни и стоманобетонни компоненти, Берлин, 1972 г. [3] Lewicki, Karwoski, Pawlikowski: Жилищни сгради от бетон и стоманобетон, Дюселдорф, 1971. [4] Wiegand, E.: Принос за устойчивостта на изкривяване на стоманобетонни стени с нелинеен закон за еластичен материал. Дисертация, Т.Х. Дармщат, 1970. [5] Wiegand, E.; Uhlisch, D.: Таблици за определяне на товароносимостта на стоманобетонните стени, 1973 г., все още непубликувана. [6] Кордина, К.; Storkebaum, K.H.: Изследвания на носещите натоварвания на ексцентрично напрегнати стоманобетонни стени, доклад за изследването, T.U. Braunschweig, 1973. [7] Huber, "'.T.: Теорията на напречно подсилените стоманобетонни плочи, Der Bauingenieur, 1923, 1924, 1925, 1926 [8] Storkebaum, K.H.: Определяне на товароносимостта на четиристранните гени-
държане на стоманобетонни плочи, публикация в подготовка
, [9] Кваст, Ю.: Подходящи опростявания за решаване на носещия проблем на ексцентрично пресованата приматична стоманобетонна колона с правоъгълно напречно сечение, дисертация Т.У. Braunschweig, 1970. [10] Chwalla, E.: Спомагателни таблици за изчисляване на проблеми със стреса от теорията от 11-ия ред и от Knic: k: problemen, Кьолн, 1959. [11] HSU, T.T.C.: Торсион на структурен бетон - поведение на армиран
ncrete MeQlbers, Публикация на ACI, SP - 18, 1968.! iH "l. '& Wüt", 8'
[12] Bay, H.: Аксиално въртене от усукване в етап II с едновременно действие на огъващ момент, сила на срязване и нормална сила, бетон и стоманобетонна конструкция, 7/1970. [13] Ojha, S.K.: Поведението на твърдост и деформация на стоманобетонни и предварително напрегнати бетонни греди при комбинираното напрежение на усукване, огъващ момент, сила на срязване и аксиална сила. Доклад за изследване T.U. Брауншвайг, 1973. [14J Германски комитет за стоманобетон, том 240: Помощни средства за изчисляване на вътрешните сили и промени във формата на стоманобетонни конструкции, Берлин 1976 [15J Ernst, G.C.; Hromandik, J.J .; Riveland, A.R.: Нееластично извиване на подсилени плочи, Университет на Небраска, 1953 г.
- 1-1. Въведение 1.1 Общи положения Изследователският проект "Изследване на носещото и деформационното поведение на ексцентрично напрегнати, тънки стоманобетонни стени" е продължение на теоретични изследвания на основите на стоманобетонни пръчкови и повърхностни конструкции, както и програма за изпитване, проведена от името на провинция Северен Рейн-Вестфалия върху четиристранни, ексцентрично натоварени Стоманобетонни стени. Основните изследвания включват. Създаването на електронна компютърна програма е финансирано със собствени средства. Резултатите от теста за първите преизчисления
Оказа се, че използваният по това време компютърен модел на решетка с мек завъртащ механизъм доставя натоварвания, които са твърде ниски в сравнение с резултатите от теста, а също и с резултатите на Wiegand [4J. В контекста на настоящото изследване трябва да се вземе предвид приблизително твърдостта при усукване и да се проучи влиянието му върху височината на товара. Освен това трябва да се разработят реалистични критерии за повреда, за да се регистрират по-добре резервите на стената. По-подробно обяснение на теоретичната основа и описанието на компютърна програма, разработена за тази цел, може да се намери в по-нататъшна работа - в процес на подготовка - която обобщава резултатите от нашите собствени проучвания със съществените части на двата изследователски проекта, споменати по-горе [8J.
- 2-1.2 Цели В тази дисертация трябва да се проучи носещото и деформационното поведение на стоманобетонните стени, държани от четири страни при ексцентрично едноосно натоварване. За тази цел се извършват изчисления на натоварването върху подходящо подбрани носачи, като се вземат предвид реалистичните материални закони и деформации съгласно теорията от 11-ия ред
- 3-1.3 За дефинирането на стени Според [1J, стените са предимно дископодобни компоненти, които са подложени на компресия. Освен подпори и рамки в стоманобетонна конструкция, те представляват още един вертикален носещ елемент, който - за разлика от първите два споменати - едва ли е бил разглеждан на теория или в експерименти досега; причината за това се дължи предимно на обикновено ниското използване на дисковите структури. В jü
Развития, които са станали разпознаваеми с времето - т.е. Винаги нарастващата тънкост и използването на по-големи центрове на натоварване - обаче, пораждат изследвания, които трябва да имат за цел по-точно разглеждане на действителното поведение на носене и деформация. Като цяло за стените се прави разлика между а) носещи стени за поемане на вертикални и хоризонтални товари, б) стени за втвърдяване, които се използват за поддържане на носещите стени, и в) неносещи стени, които са подложени на собствено тегло и, наред с други неща, Получени задачи за разпределяне на товара и усилване. С нарастващата стройност и ексцентричност въпросът за поддържането на стена става по-важен. В зависимост от избора на правоъгълните ръбове, които не могат да бъдат преместени на нивото на стената, се прави разлика между стените, които се държат от две, три или четири страни. Следващите изследвания се отнасят до носещи стени, държани от четири страни с перпендикуляр L, действащ успоредно на равнината на стената
- 4-1.4 Методи за изчисляване на ексцентрично натоварени тънки стени и преглед на литературата Според обясненията в раздел 1.3 тук ще бъдат обсъдени само онези методи за изчисление, които в допълнение към носещия ефект на плочата могат да вземат предвид и носещия ефект на плочата, за да отговорят на опасенията на тънките, ексцентрично натоварени - и стоманобетонни стени, които следователно са застрашени от стабилността. В [1] е дадена идеална стройност според теорията за еластичността за тънки, ексцентрично напрегнати бетонни и стоманобетонни стени в зависимост от условията на съхранение на ръбовете. Оразмеряването и доказателството за стабилност се основават на процедурите, разработени за колони на заместващата система. Дадени са коефициенти ß, които позволяват да се определи дължината на извиване, като се използва следната форма: h k = ß h s Стойностите ß са независими от армировката. Те трябва да бъдат избрани, както следва, в зависимост от условията на съхранение: а) стени, държани от две страни ß = 1,0 б) стени, държани от три страни ß =
в) стени 1, .5, държани от четири страни
"; (3 $ A b h s> b -1 + f 1 s j" f3 s 0 500 600 700 800 P [Mp) 120 3 ---- 9 (bar Ne). ". '"., 110. " ",".
" 80 "\." "-, \ \ \ I, \ \. 70 I. 100 1,4,1 2 5 8 3,6,9 (bar Ne) G ger барове 200 300« Xl 500 600 100 800
- 42 - -------- поток на теорията от 11-ти ред и нелинейното поведение на активната съставка от натоварения ръб във вътрешността на стенния диск (фиг. 16). Концентрацията на усукващите моменти в ъгловите зони на стената (фиг. 15) оказва значително влияние върху кривата на напречния момент. Напрежението на огъване в напречна посока е най-голямо в близост до вертикалните странични ръбове (фиг. 17). При изчисляване на товароносимостта с постепенно увеличаване на натоварването могат да бъдат открити значителни загуби на твърдост както за напречните, така и за надлъжните пръти. За якостите на огъване стойностите в напречна посока варират между 20% и 50%. Фигура 18 дава общ преглед на спада на твърдостта при огъване и усукване за стена със съотношения H/W = 1,0 H/d = 30 eid = 0,4 в целия диапазон на натоварване до крайното натоварване. Кривите на твърдост са характерни за стените, които достигат своята носеща способност чрез счупване на материала в стената. Ако погледнете отделните пръти, повече или по-малко големи разлики могат да бъдат открити в частичните твърдости на прътите в зависимост от наличната ексцентричност. Фигура 19 показва спада в твърдостта на огъване ------------------------------ ------
- 43 - между работния товар и полезния товар за горното Стена. Поразителни са големите загуби на твърдост (до 90%) в напречните щанги на ръба. В случай на повреда поради загуба на стабилност, твърдостта на огъване на отделните пръти се държи като пръчка до стойност на натоварване точно под крайното натоварване. Едва тогава започва различен спад в индивидуалната скованост. В резултат на почти равномерно напрежение на огъване в надлъжна посока, всички показани тук твърдения на усукване в стената по дефиниция намаляват в тази посока до определената минимална стойност от 25% от първоначалната им твърдост, докато усукващите твърдости на напречните пръти намаляват до различна степен. Спадът в твърдостта варира - в зависимост от това дали е настъпила стабилност или повреда на материала - между 30% и 60% за напречните пръти и между 5% и 75% за надлъжните пръти. Преглед на d
e Деформациите на стените със съотношение H/B - 1.0 са дадени в Таблица 4. e Показва варирането на стройността и размера на използваните и Hld ----_. eid 20 0.10 30 0.10 30 0.20 30 0.40 30 0.60 50 0.10 50 0.40 50 0.60 - 1 _ . _----- t ---- -. - . f G [em] H/f G i f T [em] H/f T 0,23 1288 1,01 297! 0,43 1047 2,46 183 0,77 584 3,55 127 1,32 341 4,85 93 1,61 280 5,30 85 0,72 1042 3,34 225 1,70 441 13,50 56 2. 40 312 14,10 53 таблица. Централно огъване в употреба и носещо състояние
- 44 - Централни отклонения, принадлежащи на носещата способност като абсолютни стойности и стойности, свързани с височината на стената (d = 15 cm). Средната стойност е съотношението на средните отклонения в носещото състояние и състоянието на употреба.Ако има повреда в стабилността, тази стойност може да се увеличи до 8,0.