Хотя наличие трещин, так или иначе, учитывалось издавна в теории железобетона при расчетах прочности, сегодня надо с достаточным приближением оценить и влияние трещин на деформации конструкций и ширину раскрытия этих трещин для обеспечения сохранности арматуры. Эти задачи до сих пор удовлетворительно решены только для стержневых элементов, подвергающихся действию изгиба и осевых сил. Для плит, стенок, оболочек, а также для балок при воздействии крутящих моментов и поперечных сил задача не имела достаточно общего решения, несмотря на некоторые имеющиеся предложения частного характера.

Предлагаемая работа Н. И. Карпенко в основном заполняет этот пробел, открывая возможность проследить работу конструкций от упругой стадии вплоть до стадии, близкой к исчерпанию их несущей способности. Она позволяет перекинуть мост и к предельному состоянию по прочности, если оно может быть оценено методом предельного равновесия.

Большинство железобетонных конструкций работает с трещинами, которые зачастую качественно изменяют характер их напряженно-деформированного состояния. Теория расчета стержневых элементов с учетом трещин была предложена В. II. Мурашевым и значительно развита А. А. Гвоздевым, С. А. Дмитриевым, Я. М. Немировским и др. Роль этой теории в развитии отечественной науки о железобетоне велика. Однако такие конструкции, как балки-стенки, плиты перекрытий, оболочки, стержни, испытывающие кручение в сочетании с изгибом, и элементы конструкции, работающие в условиях сложного напряженного состояния, не могут быть рассчитаны по указанной теории. Впервые это было показано на примере опертых по контуру плит еще в ранних исследованиях А. А. Гвоздева. С. М. Крылова и А. Ы. Королева, которые, собственно, и послужили толчком к поискам более общих построений в этой области. Однако многие из перечисленных выше конструкций до сих пор рассчитываются методами теории упругости без учета особенностей железобетона, хотя в настоящее время созданы достаточные предпосылки для перехода на новые методы их расчета, учитывающие как трещины, так и другие виды неупругих деформаций железобетона. В данной книге в систематизированном виде изложены результаты исследований автора по разработке теории деформирования железобетона с трещинами при сложном напряженном состоянии и построению методов расчета указанных конструкций.

В первой главе рассматриваются основы теории деформирования железобетона с трещинами при плоском напряженном состоянии, включающей расчет конструкций на трещиностойкость (образование трещин и их раскрытие), жесткость (расчет деформаций с учетом трещин) и прочность (расчет до разрушения отдельных элементов конструкции с указанием критериев, характеризующих разрушение). Приводятся методики экспериментальных исследований, и на примере расчета балок-стенок указываются способы, применения теории к расчетам плоских конструкций с учетом трещинообразования.

Вторая глава посвящена теории деформации пластин и элементов оболочек с учетом совместного действия изгибающих и крутящих моментов и нормальных и касательных сил. Вследствие действия моментов картина возникающих здесь трещин значительно усложняется, поэтому все указанные в первой главе виды расчетов конкретизируются применительно к этой более сложной картине. Представлены экспериментальные исследования, и на примере изгибаемых в двух направлениях плит приведены практические способы применения теории к расчету конструкций с трещинами, работающих в условиях моментного напряженного состояния.

В третьей главе дано приложение теории к решению задач по расчету деформации при кручении и изгибе с кручением железобетонных стержней после появления в них трещин.

Необходимо отметить, что ряд важных вопросов, относящихся к рассматриваемой проблеме, предстоит решить в дальнейшем. К ним относятся вопросы учета ползучести бетона, остаточных деформаций при повторных нагружениях, особенностей поведения конструкций при динамических воздействиях и др. Еще многое предстоит сделать по применению теории к практическим расчетам (включая разработку способов интегрирования систем нелинейных дифференциальных уравнений) и оптимальному проектированию различных конструкций. Тем не менее представленные исследования уже доведены до определенного логического завершения, и их внедрение в практику проектирования железобетонных конструкций позволит с большей точностью подойти к их расчету и конструированию.

Автор выражает благодарность д-ру техн. наук. проф. А. А. Гвоздеву и д-ру техн. наук, проф. С. М. Крылову за ценные советы при проведении исследований.

Введение.

I. Характерный элемент и компоненты его напряженного состояния. Схемы непересекающихся и пересекающихся трещин.

2. Общая характеристика деформирования, элементов с трещинами и начальные зависимости.

4. Анализ напряженно-деформированного состояния элементов с непересекающимися трещинами при основных схемах армирования.

5. Анализ напряженно-деформированного состояния элементов с непересекающимися трещинами при частных схемах армирования. Элементы с пересекающимися трещинами.

6. Экспериментальные исследования и применение теории к расчету плоских конструкции.

7. Условия прочности дли элементов плоских конструкции и их связь с деформационной теорией.

1. К изложению теории. Краткий обзор.

2. Схемы трещин и схемы армирования. Предпосылки и гипотезы предлагаемой теории.

3. Анализ напряженного и деформированного состояния элементов при различных схемах трещин.

4. Окончательный вид физических уравнении. Общая постановка задачи расчета плит и оболочек при различных схемах трещин.

5. Переменные физические и геометрические параметры жесткостных коэффициентов.

6. Расчеты железобетонных плит на ЭВМ с учетом процесса трещинообразования.

7. Условия прочности для плит и оболочек с трещинам.

1. Силовые поверхности. Поток касательных сил. Геометрические выражении для углов закручивания.

2. Расчет деформаций трубчатых элементов при чистом кручении и совместном действии кручения и продольной силы.

3. Расчет деформации трубчатых элементов при совместном действии изгибающих и крутящих моментов и продольной силы.

4. Расчет деформации прямоугольных стержней при совместном действии нагибающих крутящих моментов и продольной силы.