В книге изложены методы учета влияния длительных процессов, в основном ползучести и старения, на напряженное и деформированное состояния бетонных, железобетонных и других сооружений. Особое внимание уделено рассмотрению железобетонных конструкций как с предварительно напряженной, так и с обычной арматурой. Даны практические рекомендации по определению внутренних усилий и перемещений, вызванных длительным действием внешней нагрузки, предварительного напряжения, усадки, температуры и других факторов в стержнях, стержневых системах, оболочках и массивах. Изложение построено на базе наследственной теории старения (теории упруго-ползучего тела). Как частные случаи приведены более простые уравнения и формулы теории упругой наследственности и теории старения. Указаны области надежного применения этих теорий. Книга предназначена для инженеров-проектировщиков, научных работников и аспирантов.

Введение

Глава I. Экспериментальные данные о деформациях и прочности бетона и некоторых других строительных материалов. Основные зависимости между напряжениями и деформациями
§ 1. Некоторые сведения об особенностях строения, деформативности и прочности бетона
§ 2. Упруго-мгновенные деформации бетона
§ 3. Ползучесть бетона при свободном влагообмене со средой
§ 4. Ползучесть бетона при отсутствии влагообмена со средой
§ 5. Факторы, влияющие на величину деформаций ползучести бетона
§ 6. Упругое последействие
§ 7. Релаксация. Восстановление напряжений
§ 8. Ползучесть бетона при сложном напряженном состоянии
§ 9. Ползучесть бетона при повторных загружениях
§ 10. Зависимости между напряжениями и деформациями
§ 11. Особенности основных зависимостей различных теорий и взаимосвязь между ними
§ 12. Усадка и разбухание бетона
§ 13. Рекомендации по определению величин деформаций ползучести и усадки бетона
§ 14. Некоторые сведения о ползучести других строительных материалов
§ 15. Ползучесть связных грунтов

Глава II. Системы, составленные из однородных элементов. Изотропные и однородные тела
§ 1. Постановка задачи
§ 2. Интегральные уравнения ползучести однородных и изотропных стержней
§ 3. Дифференциальные уравнения ползучести однородных и изотропных стержней. Формулы для вычисления напряжений
§ 4. Формулы для вычисления напряжений при вынужденных деформациях, переменных во времени
§ 5. Плоская задача
§ 6. Общий случай напряженного состояния однородного и изотропного тела. Системы, состоящие из однородных элементов. Системы с одной упругой связью, обладающей ползучестью
§ 7. Экспериментальная проверка влияния ползучести на напряженное состояние однородных систем
§ 8. Примеры

Глава III. Системы, составленные из неоднородных элементов
§ 1. Постановка задачи
§ 2. Интегро-дифференциальные уравнения ползучести для систем, составленных из неоднородных элементов и характеризующихся одним уравнением совместности деформаций
§ 3. Дифференциальные уравнения ползучести для систем, составленных из неоднородных элементов и характеризующихся одним уравнением совместности деформаций
§ 4. Формулы для вычисления внутренних усилий
§ 5. Некоторые дополнительные зависимости
§ 6. Системы, составленные из неоднородных элементов и характеризующиеся п уравнениями совместности деформаций
§ 7. Простейшие примеры определения внутренних усилий в системах, составленных из неоднородных элементов

Глава IV. Влияние ползучести на напряженное и деформированное состояния железобетонных конструкций с одиночной обычной и предварительно напряженной арматурой, работающих без трещин в бетоне
§ 1. Основные уравнения, зависимости и формулы
§ 2. Напряженное и деформированное состояния сжатых и растянутых железобетонных стержней с учетом ползучести, усадки бетона и предварительного натяжения арматуры
§ 3. Напряженное и деформированное состояния изгибаемых железобетонных стержней с одиночной арматурой с учетом ползучести, усадки и предварительного напряжения. Первая стадия изгиба
§ 4. Приближенный способ расчета железобетонных балок с двойной предварительно напряженной несимметричной арматурой
§ 5. Влияние ползучести на напряженное состояние железобетонных предварительно напряженных оболочек
§ 6. Пример определения внутренних усилий в железобетонной предварительно напряженней оболочке с учетом ползучести бетона

Глава V. Напряженное и деформированное состояния железобетонных конструкций с обычной арматурой
§ 1. Напряженное состояние железобетонного стержня, загруженного длительной нагрузкой и впоследствии разгруженного
§ 2. Напряженное и деформированное состояния изогнутых железобетонных стержней с обычной арматурой
§ 3. Примеры расчетов
§ 4. Особенности деформирования железобетонных стержней во времени
§ 5. Влияние ползучести на напряженное и деформированное состояния цилиндрических железобетонных оболочек с обычной ненапряженной арматурой
§ 6. Пример определения внутренних усилий в железобетонной оболочке

Литература
Приложения

Введение

Развитие техники поставило перед строительной механикой целый ряд задач, связанных с созданием и эксплуатацией сооружений новых типов, а также с совершенствованием методов проектирования ранее известных видов конструкций. Много таких задач выдвинуло непрерывное увеличение и расширение области использования бетона и железобетона. Ценные качества бетона как строительного материала сделали возможным его эффективное применение в самых разнообразных конструкциях и сооружениях: тонкостенных оболочках, плитах, покрытиях зданий, балочных системах с предварительно напряженной арматурой, массивных бетонных и армобетонных сооружениях — водосливных плотинах, пролетных строениях и опорах мостов и др.

В то же время бетон, и особенно железобетон, имеет целый ряд особенностей, которые должны быть учтены при его правильном использовании. Для бетона характерны ползучесть и усадка, тепловыделение в процессе схватывания и твердения за счет экзотермии цемента, а также изменение во времени основных физико-механических свойств: характеристик прочности, модуля упруго-мгновенных деформаций, меры ползучести и др., обусловленное старением бетона. В железобетоне дополнительно к этому проявляется совместная работа бетона и арматуры, осложненная в ряде случаев появлением и развитием трещин в бетоне, предварительным напряжением арматуры, сдвигом арматуры и другими специфическими факторами. Ползучесть свойственна силикатным материалам автоклавного приготовления, кирпичной кладке, древесине, связным грунтам и т. д.

Существенное, а иногда и решающее влияние этих явлений на прочность, устойчивость и долговечность привело к необходимости исследования работы бетонных и железобетонных конструкций как в стадии разрушения, так и в стадиях возведения и нормальной эксплуатации.

К настоящему времени выполнено значительное число экспериментальных и теоретических исследований по различным вопросам влияния длительных процессов на напряженное и деформированное состояния сооружений; имеется достаточно обширная литература, в том числе ряд монографий, изданных в СССР. Однако результаты работ, выполнявшихся зачастую по различным методикам и на базе разнообразных исходных предпосылок, недостаточно обобщены и 'взаимосвязаны. Это в определенной степени мешает выработке и внедрению в практику проектирования и строительства общепризнанных рекомендаций и способов расчета.

В настоящей монографии на основании экспериментальных данных проводится анализ и сделана попытка обобщения теорий ползучести, основанных на линейной зависимости между напряжениями и деформациями и применяемых к строительным конструкциям в условиях эксплуатации. Все основные уравнения и формулы получены на базе зависимостей наследственной теории старения, развитой в трудах H.X. Арутюняна, А.А. Гвоздева, Г.Н. Маслова и других авторов. Уравнения и формулы теории упругой наследственности и теории старения записаны как частные случаи более общей теории. Изложен достаточно общий метод определения влияния длительных процессов на внутренние усилия и перемещения в конструкциях, отдельные части которых обладают различными деформативными свойствами. Сущность метода связана с классификацией систем, составленных из неоднородных элементов, и основана на построении для каждого класса систем единых интегро-дифференциальных уравнений ползучести — уравнений совместности деформаций.

Наряду с изложением метода, показано его применение к различного рода конкретным конструкциям, в основном к железобетонным конструкциям с обычной и предварительно напряженной арматурой, и выполнен ряд числовых примеров. Отдельно рассмотрено напряженное и деформированное состояние изгибаемых железобетонных конструкций с обычной арматурой, работающих с трещинами в растянутой зоне.

Намеченная автором направленность работы не позволила затронуть задачи расчета строительных конструкций при высоких напряжениях, а также деталей машин, работающих при высоких температурах, решаемые при помощи нелинейной теории ползучести и освещенные в трудах H.X. Арутюняна, П.И. Васильева, А.Ю. Ишлинского, Л.М. Качанова, И.Н. Малинина, Ю.Н. Работнова, А.Р. Ржаницына, И.И. Улицкого и других ученых.

В монографии не нашел отражения и такой важный, но малоизученный вопрос, как влияние ползучести на устойчивость сооружений, развиваемый в исследованиях А.А. Гвоздева, А.Р. Ржаницына, С.А. Шестерикова и других. Автор благодарит канд. техн. наук С.В. Александровского за ценные замечания, сделанные при просмотре рукописи.