Автореферати та дисертаційні роботи
Permanent URI for this collectionhttps://ena.lpnu.ua/handle/ntb/2995
Browse
Item Деформаційно-силова модель опору бетону та залізобетону(Національний університет водного господарства та природокористування, 2018) Ромашко, Василь Миколайович; Бабич, Євгеній Михайлович; Національний університет водного господарства та природокористування; Дорофєєв, Віталій Степанович; Шмуклер, Валерій Самуїлович; Азізов, Талят НуредіновичЗапропоновано узагальнену деформаційно-силову модель опору бетонних та залізобетонних елементів силовим впливам, що побудована на діалектичній єдності діаграм їх реального стану з діаграмами деформування матеріалів. Вперше аналітичним шляхом отримано залежність M 1 / r , яка не тільки відтворює діаграму реального стану бетонних та залізобетонних елементів, але й за певних вихідних умов трансформується у діаграму стану і навіть у діаграму деформування бетону s с с . Отримано універсальну функцію граничних деформацій стиснутого бетону, яка разам з діаграмою стану та гіпотезою плоских перерізів дозволяє розкривати внутрішню статичну невизначеність залізобетонних елементів конструкцій. На базі виявлених загальних закономірностей нелінійної зміни жорсткості залізобетонних елементів конструкцій розроблена універсальна методика, що забезпечує повну методологічну єдність всіх розрахунків за граничними станами. Достовірність розробленої та запровадженої у практику проектування деформаційно-силової моделі підтверджена експериментально-статистичною оцінкою результатів розрахунку за граничними станами залізобетонних елементів, випробуваних вітчизняними та зарубіжними дослідниками. Предложена деформационно-силовая модель сопротивления железобетонных элементов силовым воздействиям, построенная на диалектическом единстве диаграмм их реального состояния с диаграммами деформирования материалов. Впервые получена аналитическая зависимость M 1 / r , которая воспроизводит диаграмму реального состояния железобетонных элементов, а при определенных условиях еще и трансформируется в диаграммы состояния и деформирования бетона s с с . Получена универсальная функция предельных деформаций сжатого бетона, позволяющая вместе с диаграммой состояния и гипотезой плоских сечений раскрывать внутреннюю статическую неопределимость железобетонных элементов конструкций. На основании общих закономерностей нелинейного изменения их жесткости разработана универсальная методика, обеспечивающая полное методологическое единство всех расчетов по предельным состояниям. Достоверность разработанной и внедренной в практику проектирования деформационно-силовой модели подтверждена экспериментально-статистической оценкой результатов расчета по предельным состояниям железобетонных элементов, испытанных отечественными и зарубежными исследователями. The dissertation is devoted to the development of a generalized deformation and force model of resistance and the most important provisions of the general deformation theory of concrete and reinforced concrete elements exposed to arbitrary bending, compression or stretching. The introduction identifies the relevance, purpose and objectives of the research, sets out the general characteristics, scientific novelty and practical significance of the work. The first chapter is devoted to the review of the development stages of the deformation theory of concrete and reinforced concrete elements, the thorough analysis of the current state of experimental and theoretical studies, related to the deformation models development. The direction of scientific research and solving ways of the most important tasks of dissertation work are outlined on its basis. In the second chapter, the most important provisions of the developed deformation and force model of concrete and reinforced concrete resistance, which are based on diagrams "moment-curvilinear" of the reinforced concrete elements real state, are described. For the first time continuum dependence M 1/ r is obtained in the analytical way on the basis of rigidity "nonlinearity" hypothesis and the possibility of its transformation into a concrete state diagram, laid down in the current Eurocode-2, was proved. It is demonstrated how a similar diagrams transformation in the deformation and strength model provides the disclosure of the internal static uncertainty of the reinforced concrete elements cross-section and the methodological unity of their calculations by the boundary states. A number of characteristic problems, the solution of which it is expedient to carry out with the use of state diagrams the "moment-curvilinear", are outlined. The application of the criteria for the limiting state of reinforced concrete elements is wellgrounded. The third chapter is devoted to the study of the most important laws concrete deformation in non-reinforced elements on the basis of the stiffness "nonlinearity" hypothesis. It is proved that the implementation of the latter with the help of a deformation module allows us to obtain a concrete state diagram laid in Eurocode-2. Critical deformations of compressed concrete for this diagram are proposed to be determined by elastic and plastic components. The application of the Fermat criterion to the state diagram the "moment-curvilinear" allowed to obtain dependence on the prediction of compressed concrete boundary deformations level. In the fourth chapter, the main provisions of the general theory of reinforced concrete elements deformation are considered in accordance with the accepted deformation and force model of their resistance. It is noted that the concrete deformation in reinforced concrete elements is close to or similar to its deformation in concrete analogues. However, due to reinforcement concrete in the section of such elements, even for their axial load, can work not only on the ascending, but also on the descending branches of the diagram of its state. A universal function is obtained for determining the level of concrete boundary deformations, depending on the heterogeneity degree of its deformation in the section and reinforced concrete element reinforcement parameters. The fifth chapter is devoted to the calculation of reinforced concrete elements normal sections at the boundary states of the first group. Appropriate dependencies were obtained for the calculation of plane bent and eccentric compressed elements; precise and approximate methods of oblique bending and oblique compressed elements calculating were developed for cases: full use of strength properties of all reinforcing rods; elastic deformation of all reinforcing rods; achievement of the yield strength only in the part of reinforcing rods and in the absence of such in others. The sixth chapter outlines the basic provisions for the calculation of reinforced concrete elements normal sections at the boundary states of the second group. Due to the state diagram the "moment-curvilinear", the deflections and the normal cracks opening width in the reinforced concrete elements are related to the most important parameters of their stress and strain state (including the parameters of reinforcement adhesion the with concrete) through the equations system of the deformed solid mechanics, which significantly improves efficiency appropriate calculations. The dependence on the coefficient determination, which takes into account the reinforcement profile according to the Rehm's criterion, is proposed. The seventh chapter presents the main tasks types in the calculation of reinforced concrete elements and briefly describes the sequence of their solution. The reliability of the developed methods for calculating reinforced concrete elements according to the deformation and force model of resistance is confirmed by experimental and statistical of the calculation results estimation of more than 360 elements, tested by domestic and foreign researchers.Item Напружно-деформований стан та експериментальне впровадження порожнистих бетонних і залізобетонних конструкцій(Національний університет "Львівська політехніка", 2021) Мельник, Ігор Володимирович; Бамбура, Андрій Миколайович; Національний університет "Львівська політехніка"; Шмуклер, Валерій Самуїлович; Азізов, Талят Нуредінович; Карпюк, Василь МихайловичВ дисертації за результатами проведених експериментально-теоретичних досліджень вирішено важливу наукову-технічну проблему вдосконалення і надання більш раціональних форм залізобетонним і бетонним конструкціям масового виготовлення через порожниноутворення та розширення сфери їх використання на практиці і пов’язану з актуальними проблемами матеріало-, ресурсо- і енергозбереження, а також в значній мірі екологічної безпеки. Розроблено методику визначення жорсткостей на згин в обох напрямках монолітного залізобетонного перекриття з однонапрямленими вставками. Обґрунтовано розрахункові схеми і запропоновано методику розрахунку плитних залізобетонних порожнистих конструкцій з двонапрямленими порожниноутворювальними вставками з врахуванням складного НДС бетону. За результатами комплексних натурних випробувань порожнистих блоків та їх малогабаритних моделей отримано експериментальні дані щодо їх фактичної міцності, деформативності і тріщиностійкості та обгрунтувано критерії визначення розрахункової несучої здатності з врахуванням комп’ютерного моделювання в різних сучасних програмних комплексах. В диссертации по результатам проведенных экспериментально-теоретических исследований решена важная научно-техническая проблема совершенствования и предоставления более рациональных форм железобетонным и бетонным конструкциям массового изготовления путем пустотообразования и расширения сферы их использования на практике и связанную с актуальными проблемами материало-, ресурсо- и энергосбережения, а также в значительной степени экологической безопасности. Разработана методика определения жесткостей на изгиб в обоих направлениях монолитного железобетонного перекрытия с однонаправленными вкладышами. Обоснованы расчетные схемы и предложена методика расчета плитных железобетонных пустотелых конструкций с двухнаправленными вкладышами с учетом сложного НДС бетона. По результатам комплексных натурных испытаний пустотных блоков и их малогабаритных моделей получены экспериментальные данные по их фактической прочности, деформативности и трещиностойкости и обоснованы критерии определения расчетной несущей способности с учетом компьютерного моделирования в различных современных программных комплексах. In the Introduction, the choice of the research theme is substantiated, the aim and the tasks of the research are formulated as well as the topicality and practical value of the work. In Chapter 1, the solutions to the construction of the monolithic, precast and composite ceilings, monolithic slab ferroconcrete foundations, ferroconcrete small and medium roadway bearers and hollow concrete foundation blocks are provided, as well as the review of studies and computing methods on the topic. As a result of the review and analysis of existing ferroconcrete and concrete constructions, the tasks of the research have been formulated with the aim of improving these constructions by making them hollow. In Chapter 2 of the thesis, according to the thorough literature and patent studies, the main methods of lessening material and power consumption and labor expenditures for concrete and ferroconcrete constructions are determined. Developed action charts are given for the following ferroconcrete hollow constructions: monolithic ceilings, precast monolithic ceilings, single slab constructions, monolithic slab foundations; ferroconcrete and composite bridge span bearers. Chapter 3 contains the technique and the results of experimental investigations of several types of fragments of monolithic ferroconcrete ceilings and the results of environmental tests of the monolithic ferroconcrete ceiling with foam polystyrene inserts. Experimental investigations have showed that regardless of the kind of prototype units and the way of their loading, their strength and deformability are different. The results of the environmental tests of a large flat monolithic ceiling with the dimensions 7,6х12,1x0,26 m and with prismatic foam polystyrene inserts of a crosssection of 16х16 cm in its middle part are given. In Chapter 4, the developed proposals for the calculation of hardness of ceilings with square, rectangular and round inserts are described. The ceiling with above mentioned shapes of unidirectional inserts was modeled as an orthotropic slab with the use of a finite element method. Design models were substantiated, and the technique for calculating the slab ferroconcrete constructions with bidirectional hollow-forming inserts taking into account plane deflected mode of concrete was proposed. The algorithm of calculating has been developed and an example of calculations given according to the proposed technique for a monolithic ferroconcrete ceiling. In Chapter 5, the results of theoretical and experimental investigations of hollow concrete blocks are described. Carried out environmental tests of hollow foundation blocks with the nominal dimensions 0,4х0,6х2,4 m in the structure of 9 constructions of a three-tier wall made it possible to reveal the peculiarities of their deflected mode and the criteria of their loading capability under the different loading conditions. The satisfactory convergence of the real loading capability of hollow blocks in the structure of 9 walls with theoretical one determined by the simulation in the ANSYS and Lira software facilities was obtained. In Chapter 6, the technological and operational integrity of slab ferroconcrete hollow constructions, concrete hollow foundation blocks is given, as well as their technoeconomic efficiency. Techno-economic characteristics of hollow ceilings confirm the efficiency of the use of inserts, since they cause the considerable decrease in concrete consumption and, correspondingly, in their weight and the amount of reinforcement. A process flow-sheet and the proposals for the manufacturing application of wood concrete inserts which can be widely used in the process of making concrete blocks for cellar walls has been developed. In Chapter 7, using the example of particular buildings, the experience of designing and implementing numerous hollow ferroconcrete and concrete products is shown, whose calculations and design was conducted with the use of the results of carried out theoretical and experimental investigations. First of all, they are monolithic ferroconcrete ceilings widely used at the construction of multistorey skeleton constructions, as well as low-rise buildings. These lightweight ceilings were used in the construction of 28 objects with the concrete saving and proper weight decrease from 18% to 47%. General construction solutions and recommendations for the use of four investigated kinds of hollow blocks for low-rise and mid-rise buildings have been developed.