Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования

САНКТ- ПЕТЕРБУРГСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ПОЛИТЕХНИЧЕСКИЙ

УНИВЕРСИТЕТ

ИНЖЕНЕРНО-СТРОИТЕЛЬНЫЙ ИНСТИТУТ

Кафедра «Строительная механика и строительные конструкции»

Отчет

о выполнении расчетно-графической работы

по дисциплине: «Методы решения научно-технических задач»

Выполнили: студент гр.5018/10

Терентьев И.С.

Руководитель: ст. преподаватель Никитин С.Е.

Санкт-Петербург

2013 г.

Введение 3

1. Расчет несущей способности по СП 63.13330.2012 «Бетонные и железобетонные конструкции» 4

2. Расчет агрессивного воздействия 4

3. Расчет несущей способности по диахронной модели 5

4. Обеспечение требуемой долговечности изгибаемого железобетонного элемента, работающего в агрессивной среде 8

Заключение 11

Литература 12

Введение

В рамках выполнения работы рассматривалась изгибаемая железобетонная балка, работающая в агрессивной среде. Данные и задачи указаны ниже.

Исходные данные:

Характеристики сечения: ;

Класс бетона: B20;

Армирование сечения:

Класс арматуры: A400;

Величина защитных слоев:

Агрессивная среда: 1%-й раствор соляной кислоты;

Постановка задачи:

1. определить разрушающий момент по СП 63.13330.2012 «Бетонные и железобетонные конструкции. Актуализированная редакция СНиП 52-01-2003»;

2. определить срок службы элемента в агрессивной среде по диахронной модели; наступление предельного состояния фиксируется при снижении несущей способности более чем на 5%;

3. обеспечить срок службы элемента – 10 лет.

1. Расчет несущей способности по сп 63.13330.2012 «Бетонные и железобетонные конструкции»

Вычисляем предельную несущую способность элемента по формуле симметричного армирования ЖБ балки прямоугольного сечения (8.9) предложенной в [3]:

По результатам расчет в программе Maple:

Наступление предельного состояния - снижение несущей способности более чем на 5% определяем по ручному расчету:

2. Расчет агрессивного воздействия

Коррозия второго вида происходит в результате взаимодействия составляющих цементного камня с кислотами и некоторыми солями. При обменных реакциях образуются не имеющие прочности легкорастворимые соединения. В нашем случае при действии соляной кислоты НСI на цементный камень получается растворимый хлорид кальция:

Са (ОН)₂ + 2НСl = СаСl₂ + 2Н₂О.

Выполним расчет уровня агрессивного воздействия на рассматриваемый железобетонный элемент

Результаты воздействия агрессивной среды на материалы изделия принимались по формулам (2.55, 2.57), предложенным в [2]:

глубина нейтрализации бетона, см;

коэффициент, зависящий от класса бетона и вида агрессивной среды, принимаемый по [2]; ;

время воздействия коррозии, мес;

толщина коррозировавшего слоя арматуры, мм;

коэффициенты, при данных условиях равные: ;

время воздействия коррозии, мес;

Пример расчета при t = 6 мес:

Результаты расчетов уровней коррозионного воздействия на различных сроках эксплуатации сведены в таблицу 1.

Таблица 1. Коррозионные повреждения элемента на различных сроках эксплуатации

№	Срок эксплуатации, мес.	Глубина нейтрализации бетона, мм	Глубина коррозии арматуры, мм
1	6	2,82	0,32
2	12	3,98	0,51
3	60	8,91	0,93
4	120	12,60	1,04
5	240	17,82	1,11

3. Расчет несущей способности по диахронной модели

Рассчитываем несущую способность элемента по диахронной модели на различных сроках эксплуатации при различных экспозициях воздействия:

1. коррозия бетона;

2. коррозия арматуры;

3. совместная коррозия бетона и арматуры.

Таблица 2. Несущая способность коррозионно-поврежденного элемента

№	Срок эксплуатации, мес.	Глубина нейтрализации бетона, мм	Глубина коррозии арматуры, мм	Предельный момент, кН∙м	Уровень деформаций бетона ωb	Уровень деформаций арматуры ωs	Глубина нейтрализации бетона по всему сечению %	снижение площади арматуры %
1	0	0	-	96,5	0,7976	1	0	0
2	6	2,82	-	96,5	0,8	1	1,7	-
3	12	3,98	-	96,5	0,81	1	2,4	-
4	60	8,91	-	96,5	0,823	1	5,3	-
5	120	12,60	-	96,5	0,834	1	7,4	-
6	6	-	0,32	91	0.777	1	-	6,3
7	12	-	0,51	87	0.757	1	-	9,9
8	60	-	0,93	80	0,728	1	-	17,8
9	120	-	1,04	78	0,719	1	-	19,7
10	6	2,82	0,32	91	0,785	1	1,7	6,3
11	12	3,98	0,51	87	0,768	1	2,4	9,9
12	60	8,91	0,93	80	0,753	1	5,3	17,8
13	120	12,60	1,04	78	0,754	1	7,4	19,7

На основе полученных данных построены графики зависимостей:

Рис. 1. Зависимость M от глубины нейтрализации бетона, при коррозии бетона

Как видно из рис.1, с увеличением деградации бетона несущая способность сечения не снижается. Это связано с тем, что данное сечение является слабо армированным, для него характерно разрушение по текучести арматуры при недоиспользованном резерве сжатого бетона.

Рис. 2. Зависимость M от снижения площади арматуры, при коррозии арматуры

Из графика (рис.2) видно, что снижение несущей способности для данного сечения при коррозии арматуры происходит быстрее, чем при коррозии бетона.

Рис. 3. Зависимость M(t) при коррозии арматуры и бетона

Из графика (рис.3) можно убедиться, что снижение несущей способности для данного сечения при коррозии арматуры и бетона происходит быстрее, чем при коррозии только арматуры или бетона.

Срок службы элемента составляет 1 месяц при заданном коррозионном воздействии. Значение критерия наступления предельного состояния – снижение несущей способности более чем на 5% определено в гл. 1.