INSTITUTUL PENTRU CONSTRUCȚIA DE MATERIALE ȘI CONSTRUCȚIA DE BETON ARMAT A UNIVERSITĂȚII TEHNICE DIN BRAUNSCHWEIG DIRECTOR PROF.
; u INSTITUTUL PENTRU CONSTRUCȚIA DE MATERIALE ȘI CONSTRUCȚIA DE BETON ARMAT A UNIVERSITĂȚII TEHNICE DIN BRAUNSCHWEIG DIRECTOR: PROF. DR.-ING. K. KORDINA Raport final 30-021> 2/001 privind proiectul de cercetare "Investigarea comportamentului portant și de deformare a pereților subțiri din beton armat supuși sarcinilor excentrice" BIBLIOTECĂ Jnstltut 1l1r materiale de construcții, construcții în masă și 8mr.dschutz
"s; t, -t 8:;: Uil.3ci" lweig Beethovenstra'Ja 52. Q - 3300 Braunschw
Dipl.-Ing. K.H. Client Storkebaum al Ministerului de Interne din Renania de Nord-Westfalia VB 1-72.02 - Nr. 48/74 Braunschweig, în august 1976
Cuprins Pagina 1. Introducere 1 1.1 Generalități 1 1.2 Obiectiv 2 1.3 Definiția pereților 3 1.4 Metode de calcul pentru pereții subțiri încărcați excentric și prezentare generală a literaturii 4 2. Metoda de calcul 7 2.1 Descrierea soluției 7 2.2 Definiția capacității portante 9 2
-3 Ipoteze de calcul 9 2.4 Metoda soluției 12 2.5 Discutarea criteriilor de defecțiune 15 2.6 Considerarea rigidității la torsiune 18 3. Calculul pereților testați în test 23 cu comparația rezultatelor experimentale și de calcul 3.1 Prezentare generală 23 3.2 Dimensiuni,
Valori caracteristice evacuării și armăturii 26 3.3 Rezultate ale măsurătorilor 26 3.4 Recalculări ale testelor 27 3.5 Compararea capacităților portante calculate cu alte metode și cu rezultatele testelor 31 4. Comportamentul general al sarcinii și al deformării și studiul parametrilor 34 4.1 Comportamentul general al sarcinii și al deformării 34 4.2 Studiile parametrilor 45 5. Concluzii cu sugestii pentru o îmbunătățire a traseului actual de proiectare pentru pereți din beton armat, pe patru laturi, în DIN 1045 6 rezumat 58
Bibliografie [1] Construcție, dimensionare și execuție din beton și beton armat - D1N 1045, ediție ianuarie 1972. [2] Comitetul german pentru beton armat, Ediția 220, Dimensionarea componentelor din beton și beton armat, Berlin, 1972. [3] Lewicki, Karwoski, Pawlikowski: Clădiri rezidențiale din beton și beton armat, Düsseldorf, 1971. [4] Wiegand, E.: O contribuție la stabilitatea flambării pereților din beton armat cu o lege a materialului elastic neliniar. Disertație, T.H. Darmstadt, 1970. [5] Wiegand, E.; Uhlisch, D.: Tabelele pentru determinarea capacității portante a pereților din beton armat, 1973, nepublicat încă. [6] Kordina, K.; Storkebaum, K.H.: Investigații asupra sarcinilor portante ale zidurilor de beton armat cu tensiuni excentrice, raport de cercetare, T.U. Braunschweig, 1973. [7] Huber, "'.T.: Teoria plăcilor din beton armat încrucișat, Der Bauingenieur, 1923, 1924, 1925, 1926 [8] Storkebaum, K.H.: Determinarea capacității portante a ge-
susținerea plăcilor de beton armat, publicarea în pregătire
, [9] Quast, U.: Simplificări adecvate pentru rezolvarea problemei portante a coloanei de beton armat primatic presat excentric cu secțiune dreptunghiulară, disertație T.U. Braunschweig, 1970. [10] Chwalla, E.: Tabelele auxiliare pentru calcularea problemelor de tensiune din teoria ordinului 11 și de Knic: k: problemen, Köln, 1959. [11] HSU, T.T.C .: Torsion of Structural Beton - Comportamentul armatei
ncrete MeQlbers, publicația ACI, SP - 18, 1968.! iH "l. '& Wüt", 8'
[12] Bay, H.: Rotație axială de la torsiune în stadiul II cu acțiune simultană a momentului de încovoiere, forță de forfecare și forță normală, construcție de beton și beton armat, 7/1970. [13] Ojha, S.K.: Rigiditatea și comportamentul de deformare al betonului armat și al grinzilor din beton precomprimat sub tensiunea combinată de torsiune, moment de îndoire, forță transversală și forță axială. Raport de cercetare T.U. Braunschweig, 1973. [14J Comitetul german pentru beton armat, volumul 240: ajutoare pentru calcularea forțelor interne și a modificărilor de formă ale structurilor din beton armat, Berlin 1976 [15J Ernst, G.C; Hromandik, J.J; Riveland, A.R .: Flambaj inelastic al plăcilor armate, Universita din Nebraska, 1953
- 1-1. Introducere 1.1 Generalități Proiectul de cercetare „Investigația comportamentului portant și de deformare al pereților de beton armat subțire cu tensiune excentrică” este o continuare a investigațiilor teoretice privind fundamentele structurilor de bare și suprafețe din beton armat, precum și un program de testare efectuat în numele statului Renania de Nord-Westfalia pe sarcini pe patru fețe Pereți din beton armat. Investigațiile de bază includ. Crearea unui program electronic de calculator a fost finanțată din fonduri proprii. Rezultatele testului pentru primele recalculări
La momentul respectiv, s-a dovedit că modelul computerizat al unei grile cu grinzi torsadate utilizate la acea vreme oferă sarcini prea mici în comparație cu rezultatele testelor și, de asemenea, cu rezultatele Wiegand [4J. În contextul prezentei investigații, rigiditatea la torsiune ar trebui luată în considerare cel puțin aproximativ și ar trebui studiată influența acesteia asupra înălțimii sarcinilor. În plus, ar trebui elaborate criterii realiste de defecțiune pentru a înregistra mai bine rezervele de rulment de perete. O explicație mai detaliată a fundamentelor teoretice și descrierea unui program de calculator dezvoltat în acest scop poate fi găsită într-o lucrare ulterioară - în pregătire - care rezumă rezultatele propriilor investigații cu părțile esențiale ale celor două proiecte de cercetare menționate mai sus [8J.
- 2-1.2 Obiectiv În această teză, trebuie studiat comportamentul portant și de deformare al pereților din beton armat cu patru fețe sub încărcare excentrică uniaxială. În acest scop, având în vedere legile și deformările materiale realiste în conformitate cu teoria ordinului 11, calculele portante se efectuează pe grinzi selectate corespunzător ro_s_ten
- 3-1.3 Definiția pereților În conformitate cu [1J, pereții sunt predominant componente asemănătoare discului care sunt supuse comprimării. În plus față de suporturi și cadre în construcția de beton armat, acestea reprezintă un alt element portant vertical, care - spre deosebire de primele două menționate - a fost greu abordat până acum în teorie sau în experimente; motivul pentru aceasta se datorează în primul rând utilizării în general redusă a structurilor de disc. În jü
Dezvoltări care au devenit evidente în timp - adică Creșterea din ce în ce mai subțire și utilizarea centrelor de încărcare mai mari - cu toate acestea, dau naștere unor investigații care ar trebui să vizeze o analiză mai precisă a comportamentului efectiv portant și de deformare. Pentru pereți, în general, există o distincție între a) pereți portanți pentru absorbția sarcinilor verticale și orizontale, b) pereți de întărire care sunt folosiți pentru susținerea pereților portanți și c) pereți neportanți care sunt stresați de propria greutate și, printre altele, Încărcați distribuirea și rigidizarea sarcinilor primite. Odată cu creșterea subțire și excentricitate, problema sprijinirii unui perete devine mai importantă. În funcție de selecția marginilor unghiulare care sunt ținute imobile față de planul peretelui, se face distincția între pereții care sunt ținuți pe două, trei sau patru laturi. Următoarele investigații se referă la pereții portanți menținuți pe patru laturi cu L perpendicular care acționează paralel cu planul peretelui
- 4-1.4 Metode de calcul pentru pereți subțiri încărcați excentric și prezentare generală a literaturii Conform explicațiilor din secțiunea 1.3, aici trebuie discutate numai acele metode de calcul care, pe lângă efectul portant al plăcii, sunt capabile să ia în considerare și efectul portant al plăcii pentru a răspunde preocupărilor subțire, încărcate excentric - și ziduri din beton armat, care sunt, prin urmare, periclitate de stabilitate. În [1], subțireala ideală conform teoriei elasticității a fost dată pentru pereții de beton subțire, excentric tensionat și beton armat, în funcție de condițiile de depozitare ale marginilor. Dimensionarea și dovada stabilității se bazează pe procedurile dezvoltate pentru coloanele sistemului substituit. Se dau coeficienți ß, care permit determinarea lungimii flambării folosind următoarea formă: h k = ß h s Valorile ß sunt independente de armătură. Acestea trebuie selectate după cum urmează, în funcție de condițiile de depozitare: a) pereți de două părți ß = 1,0 b) pereți de trei părți ß =
c) pereții 1, .5 ținute pe patru laturi
"; (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 uer bar 200 300« Xl 500 600 100 800
- 42 - -------- fluxul teoriei de ordinul 11 și comportamentul neliniar al ingredientului activ de la marginea încărcată în interiorul discului de perete (Fig. 16). Concentrația momentelor de torsiune în zonele de colț ale peretelui (Fig. 15) are o influență semnificativă asupra curbei momentului transversal. Stresul de îndoire în direcție transversală este cel mai mare în apropierea marginilor laterale verticale (Fig. 17). La calcularea capacității portante cu o creștere treptată a sarcinii, se pot găsi pierderi considerabile de rigiditate atât pentru barele transversale, cât și pentru cele longitudinale. Pentru rezistențele la flexiune, valorile în direcție transversală variază între 20% și 50%. Figura 18 oferă o privire de ansamblu asupra scăderii rigidității la încovoiere și torsiune pentru un perete cu raporturile H/W = 1,0 H/d = 30 eid = 0,4 în întregul interval de sarcină până la sarcina finală. Curbele de rigiditate sunt caracteristice pereților care își ating capacitatea portantă prin ruperea materialului în perete. Dacă ne uităm la tijele individuale, diferențele mai mult sau mai puțin mari în rigiditatea parțială a tijei pot fi determinate în funcție de excentricitatea prezentă. Figura 19 arată scăderea rigidității la îndoire ------------------------------ ------
- 43 - între sarcina de lucru și sarcina utilă pentru cele de mai sus Perete. Pierderile mari de rigiditate (până la 90%) din barele transversale ale marginii sunt izbitoare. În cazul defectării datorită pierderii stabilității, rigiditatea la îndoire a barelor individuale se comportă ca o bară până la o valoare a sarcinii chiar sub sarcina finală. Abia atunci începe o scădere diferită a rigidității individuale. Ca urmare a unei solicitări de îndoire aproape uniforme în direcția longitudinală, toate rigiditățile torsionale din perete prezentate aici cad prin definiție la valoarea minimă specificată de 25% din rigiditatea inițială, în timp ce rigiditățile torsionale ale barelor transversale scad la diferite grade. Scăderea rigidității fluctuează - în funcție de prezența stabilității sau defecțiunilor materiale - între 30% și 60% pentru barele transversale și între 5% și 75% pentru barele longitudinale. O prezentare generală a d
e Deformațiile pereților cu raportul H/B - 1.0 sunt date în Tabelul 4. e Prezintă variația subțire și dimensiune a folosit și 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 tabel. Devierea centrală în stare de utilizare și starea de încărcare
- 44 - Deflexii centrale aparținând capacității portante ca valori absolute precum și valori legate de înălțimea peretelui (d = 15 cm). În medie, raportul devierilor medii în starea portantă și starea de utilizare este.