Изложены результаты экспериментальных исследований и представлены аналитические выражения для учета влияния повышенных температур, предыстории и режимов нагружения на прочность и деформационные свойства бетона. На основе разработанной сдвиго-отрывной модели разрушения структуры бетона выполнено построение дилатационной ортотропной модели деформирования бетона для общего случая объемного напряженного состояния: разработаны физические соотношения и представлены результаты теоретических и экспериментальных исследований напряженно-деформированного состояния железобетонных элементов конструкций с учетом неоднородности свойств и объемного напряженного состояния. Представлены инженерные методы расчетного определения температурных усилий и прочности сложно напряженных элементов конструкций при воздействиях температурных градиентов и нагрузки.

Предисловие

Глава 1. Особенности формирования напряженно-деформированного состояния железобетонных конструкций при температурных воздействиях
1.1. Основные факторы, определяющие НДС железобетонных конструкций при температурных воздействиях
1.2. Основные уравнения термоупругости
1.3. Модели и гипотезы, используемые при оценке НДС железобетонных конструкций в условиях температурных и силовых воздействий

Глава 2. Влияние повышенных температур на характеристики свойств бетона
2.1. Температурно-усадочные деформации и ползучесть бетона
2.2. Факторы, определяющие зависимость прочностных и деформационных свойств бетона при воздействии повышенных температур
2.3. Теоретическая оценка характеристик механических свойств бетона в условиях повышенных температур

Глава 3. Экспериментально-теоретические исследования процессов деформирования и разрушения бетона при неодноосных напряженных состояниях в условиях воздействия температур
3.1. Критерии прочности и модели деформирования бетона при неодноосных напряженных состояниях
3.2. Экспериментальные исследования деформаций и прочности бетона при неодноосных напряженных состояниях
3.3. Деформирование и разрушение бетона при кратковременном двух- и трехосном сжатии
3.4. О характере изменения модулей продольных, поперечных сдвиговых и объемных деформаций бетона
3.5. Построение ортотропной модели деформирования бетона при кратковременном нагружении
3.6. Деформации ползучести бетона при плоском и объемном напряженном состоянии

Глава 4. Определение напряженно-деформированного состояния элементов железобетонных конструкций при воздействиях неравномерного нагрева и нагружения
4.1. Физические соотношения для железобетонного элемента с ортотропными свойствами
4.2. Общий метод решения нелинейных задач для объемно напряженных железобетонных элементов с неоднородными свойствами
4.3. Определение напряженно-деформированного состояния плоско напряженных элементов железобетонных сооружений при воздействии температурного перепада и нагружения в ортогональных плоскостях
4.4. Определение НДС железобетонных балочных элементов при несовпадении плоскостей температурных перепадов с главными плоскостями элементов

Глава 5. Инженерные методы определения температурных усилий, прочности и раскрытия трещин в железобетонных элементах при неравномерном нагреве
5.1. Балочные элементы. Общий случай несовпадения плоскости температурного перепада с главными плоскостями элемента
5.2. Плоско напряженные элементы-фрагменты сооружений

Список литературы

Предисловие

Большая группа железобетонных конструкций производственных зданий и инженерных сооружений эксплуатируется при систематическом воздействии повышенных до +200°С технологических температур - конструкции зданий металлургических, коксохимических производств, объектов энергетики и др., а также инженерных сооружений - дымовых труб, силосов для хранения горячих сыпучих, резервуаров для горячих нефтепродуктов, тушильных башен, градирен и др. Все названные сооружения относятся к классу дорогостоящих и особо ответственных объектов, от надёжности эксплуатации которых зависит бесперебойность работы крупных промышленных предприятий.

Температурные воздействия существенно изменяют характер работы железобетонных конструкций. Это проявляется, главным образом, в возникновении неоднородного объёмного напряжённо-деформированного состояния вследствие температурных и влажностных градиентов, в возникновении дополнительных температурных усилий, проявлении существенной неоднородности прочностных и деформационных свойств бетона и арматуры, образовании и дополнительном раскрытии трещин, в проявлении явно выраженной физической нелинейности деформирования железобетона. Возникновение структурных напряжений в бетоне при нагревании и проявление деформационной анизотропии при неодноосных нагружениях оказывают существенное влияние на прочность, трещиностойкость и деформации конструкций и их элементов.

Разработка методов расчета, адекватно отражающих сложное напряженно-деформированное состояние (НДС) железобетонных конструкций, закономерности изменения прочностных и деформационных свойств бетона в зависимости от вида напряженного состояния, температуры и продолжительности нагрева, масштабного и других факторов, является актуальной научно-технической проблемой, решение которой позволит получать более эффективные и обоснованные проектные решения при новом строительстве, а также при реконструкции зданий и сооружений.

Действующие в настоящее время нормативные документы, требуя более полного учета особенностей деформирования железобетона, в действительности содержат расчетные методы для одноосно напряженных элементов и ориентированы на применение простейших вычислительных средств. Учет работы бетона и железобетона в сложных напряженных состояниях, как показывают исследования, позволяет получить существенный экономический эффект в одних случаях за счет использования резервов прочности бетона, в других - за счет более обоснованных проектных решений вследствие достоверной оценки НДС конструкций.

Развитие методов расчета сооружений, строящихся на учете работы материалов в общем случае объемного напряженного состояния, в значительной степени сдерживается отсутствием достаточного количества достоверных данных о процессах деформирования и разрушения бетона при сложных напряженных состояниях, в том числе в условиях воздействия повышенных температур.

Представленная монография в определенной степени восполняет этот пробел. Рассмотрены результаты исследований и изложена методика расчета железобетонных конструкций зданий и сооружений на температурно-влажностные воздействия, позволяющая учитывать, в общем случае, объемное напряженное состояние и неоднородность физико-механических и реологических свойств материалов по объему конструкции.

В монографии использованы материалы экспериментальных исследований, выполненных под руководством автора аспирантами кафедры железобетонных конструкций Донбасской государственной академии строительства и архитектуры (ДонГАСА) Е.А. Дмитренко, В.Б. Дуткой, Ю.Ю. Калмыковым, А.Н. Мащенко, А. Мессауди.

Автор выражает искреннюю благодарность научному консультанту доктору технических наук, профессору А.П. Кричевскому, а также рецензентам докторам технических наук, профессорам C.Л. Фомину и В.М. Левину за ценные замечания и консультации в процессе решения представленных в книге задач.