Granična stanja armiranobetonskih montažnih dvopojasnih nosača od betona visokih čvrstoća

Abstract

U ovoj disertaciji izvršena je teorijska i eksperimentalna analiza linijskog montažnogarmiranobetonskog nosača sa čeličnim zetegama. Da bi se potvrdile teorijske postavkeproračuna, unapredila tehnologija grañenja i omogućilo praćenje ponašanja ovih sistema usvim naponsko-deformacijskim stanjima, izvršena su eksperimantalna istraživanja sa betonomvisoke čvrstoće na pritisak. Eksperimentalno su ispitivana i analizirana dva nosača (modela)“A“ i “B“, raspona 20.00 m u prirodnoj veličini koji su izrañeni od betona visokih čvrstoća od75 MPa i 78 MPa, respektivno.U uvodnom delu je navedeno da ovakvi nosači u velikoj meri zadovoljavaju zahtevesavremene tehnologije grañenja u koje spadaju: znatna redukcija sopstvene težine, brza i lakamontaža i izbegavanje potreba za betoniranjem na licu mesta. Pored toga, ispunjeni su svizahtevi u pogledu stabilnosti, funkcionalnosti i trajnosti ovakvih nosača. Kratkotrajno statičkoopterećenje, nanošeno je u sedam faza, a osma faza je izvršena tako što je nosač izložen udaruu sleme pod punim opterećenjem sedme faze slobodnim padom tega od 5.00 kN sa visine6.00m.U poglavlju 2 je prikazan pregled najznčajnijih svojstava betona visoke čvrstoće,metode projektovanja betonske mešavine, pregled radnih dijagrama betona u pojedinimzemljama i njihovo poreñenje sa odgovarajućim analizama.U poglavlju 3 dat je pregled najznačajnijih objekata od betona visoke čvrstoće koji surealizovani u svetu sa osnovnim karakteristikama i recepture za beton na nekim objektima.Pregled primene dvopojasnih sistema, uglavnom u našoj zemlji, prikazan je u poglavlju4. Ovi konstrukcijski sistemi su nastali i unapreñeni na Grañevinskom fakultetu u Beogradu,što je rezultiralo njihovom velikom primenom u našoj zemlji. Dat je pregled realizovanihobjekata sa karakterističnim detaljima autora sa ovog fakulteta i nekih detalja koje je autordisertacije realizovao, sam ili u saradnji sa njima.Peto poglavlje daje opis eksperimentalnih istraživanja: pripremu, izradu probnihmešavina, pravljenje modela u prirodnoj veličini i nanošenje opterećenja sa merenjima opštihi lokalnih deformacija nakon svake faze opterećenja.U šestom poglavlju daje se teorijska analiza ovih dvopojasnih sistema. Izložena jeanaliza stanja napona i deformacija, zatim analiza graničnih stanja ovih sistema u oblikuintegro-diferencijalnih jednačina. Ukratko je prikazan jedan metod dvojice kiniskeh autora,koji predstavlja uprošćenje metoda koji su predložili naši autori Ivković, Perišić, Aćić iPakvor. Izvršena je teorijska analiza ponašanja nosača usled dejstva udara i razvijen jeposeban računarski program na bazi konačnih elemenata i uporeñeni mereni i teorijskirezultati koji se dobro slažu.U sedmom poglavlju prikazuje se metodologija odreñivanja faktora graničnogopterećenja koje nosač dovodi u stanje granične ravnoteže za aplicirano i jednako podeljenoopterećenje na gornjem pojasu. Primenjeni postupak odreñivanja faktora graničnogopterećenja i mehanizma loma je zasnovan na dualitetu statičkih i kinematičkih veličina, iprimenom linearnog programiranja odreñene karakteristične statičke i kinematičke veličine iformulisani zaključci. Za ova opterećenja je izvršena analiza ponašanja sistema prema teoriji Ii II reda za elastično ponašanje nosača.U osmom poglavlju je izvršena završna uporedna analiza, tj. poreñenje teorijskih ieksprimentalnih rezultata i konstatovano njihovo dobro slaganje...

In this PhD thesis is carried out theoretical and experimental analysis of linear,prefabricated reinforced concrete structures with a lower steel chord. To confirm the theoreticalcalculations, improve construction technology and to enable monitoring of the behavior of thesesystems in all stress-strain states was carried out an experimental research with concrete of highcompressive strength. Two girders (models) “A” and “B” are investigated experimentally in lifesize,made of high strengths concrete with a compressive strength 75 MPa and 78 MPa.In the introductory chapter states that these structures largely meet the requirements ofmodern construction technology which include: significant reduction of its own weight, quickand easy assemblage, avoiding the need for concreting on site, and in addition met all therequirements in terms of stability, functionality and durability of these structural systems. Theshort-term static load was applied in seven stages, and in the eights stage the ridge of the loadedstructure was exposed to the impact of the weight free fall 5.00 kN from a height 6.00 m.In Chapter 2 is given an overview of the most important features of high-strength concrete,methods of concrete admixture design, review of operating diagrams for concrete in certaincountries and their comparison with the corresponding analysis.In Chapter 3 is given an overview of the most important buildings constructed of highstrength concrete that have been realized in the world with the basic characteristics andadmixtures of concrete on some of these buildings.Through Chapter 4 provides an overview of application of two-chord structural systems,mainly in our country. These systems are created and developed in Faculty of Civil Engineering,University of Belgrade, which led to their wide application in our country. The review of theexecuted projects and characteristic details designed by authors from this faculty and some of thedetails that the author has realized, either alone or in collaboration with them, is presented.The fifth chapter mostly describes experimental research, preparation, making of testmixtures, creating a life-size models, applying loads with measurements of general and localdeformation after each load stage.The sixth chapter gives a theoretical analysis of the two-chord structures. Provides a stressand strain analysis, and then the limit state analysis of the system in the form of integrodifferentialequations. One method, given by two Chinese authors, that represents simplificationof the method for analysis of these systems, proposed earlier by Ivkovic, Perišić, Aćić andPakvor, is shortly explained.The seventh chapter presents a methodology for determining the factor of limit load thatleads the structural system into a state of limit equilibrium for the applied load and equallydistributed load all along upper chord. Procedure for determining the factor of limit load andmechanism of collapse is based on the duality of characteristic static and kinematic quantities.Appling Linear programming these quantities are determined successfully and correspondingconclusion are formulated. For all mentioned loadings, an analysis for elastic behaviour ofinvestigated structures according to the theory of the first and second order is carried out.A comparative analysis, i.e. comparison of theoretical and experimental results, isperformed in Chapter 8, and good agreement is found between these results...