Применение диаграммного метода расчета при усилении железобетонных элементов присоединением стальных элементов | Статья в журнале «Молодой ученый»

Автор:

Рубрика: Технические науки

Опубликовано в Молодой учёный №10 (144) март 2017 г.

Дата публикации: 13.03.2017

Статья просмотрена: 69 раз

Библиографическое описание:

Журавлёва Т. А. Применение диаграммного метода расчета при усилении железобетонных элементов присоединением стальных элементов // Молодой ученый. — 2017. — №10. — С. 59-61. — URL https://moluch.ru/archive/144/40490/ (дата обращения: 22.10.2018).



В настоящее время при расчете различных железобетонных конструкций широкое развитие получает деформационная модель.

В современных нормах предложен подход к расчету прочности, жесткости и трещиностойкости железобетонных элементов с использованием нелинейной деформационной модели и диаграмм состояния бетона, т. е. зависимостей напряжения от деформации.

Учет в расчете железобетонных конструкций диаграмм деформирования, к которым применяются математические зависимости, позволяют учесть физические представления о работе бетона и арматуры, описать деформирование непрерывной кривой, получить хорошее совпадение опытных и расчетных данных и использовать полученные аналитические зависимости для составления алгоритмов при проектировании железобетонных конструкций с применением средств программирования.

На сегодняшний день, ввиду совершенствования теории железобетона, всесторонне исследуется нелинейная деформационная модель расчета, которая основана на использовании диаграмм деформирования бетона и арматуры. Эти диаграммы определяются за счет свойств материала, а также не зависят от геометрических размеров самой железобетонной конструкции.

На основе нелинейной деформационной модели предложен метод расчета железобетонного элемента, усиливаемого присоединением стальных элементов (уголков). Данный метод основан на первоначальных допущениях и предпосылках нелинейной деформационной модели при видоизменении выражений, которые являются определяющими для характеристик жесткости сечения, нормального к продольной оси элемента. Характеристиками жесткости учитываются такие показатели элементов усиливаемой железобетонной конструкции как площадь арматуры, ее положение в поперечном сечении, физико-механические свойства и бетона, и арматуры. Осуществление данного расчета рекомендуется проводить с использованием итерационного метода с учетом дальнейшего приближения окончательного результата вычислений. Плюс применения нелинейной деформационной модели состоит в том, что существует возможность применения новейших компьютерных технологий при ведении расчетов, а также непосредственное использование диаграмм деформирования бетона и стали арматуры без включения дополнительных упрощений и допущений.

Цель: разработка метода расчета железобетонной конструкции, которая усилена присоединением стальных элементов (уголков), на основе нелинейной деформационной модели.

Ключевые слова: усиление, присоединение стальных элементов (уголков), деформационная модель, железобетонный элемент, характеристики жесткости

Применение диаграммного метода расчета при проектировании и проведении научных исследованиях получает широкое распространение [2, 3]. Диаграммы деформирования материалов включены не только в нормативные документы на территории Российской Федерации, но и в странах ближнего и дальнего зарубежья.

В сводах правил по проектированию железобетонных конструкций указано следующее — расчет усиливаемых железобетонных конструкций необходимо производить по общим правилам расчета железобетонных конструкций. Данный момент является не противоречивым при использовании диаграммного метода расчета при усилении конструкций присоединением стальных элементов (уголков).

Основа принципа осуществления нелинейной модели — условное разделение расчетного сечения, нормального к продольной оси элемента, на элементарные участки малой площади. Распределение деформаций по элементарным участкам бетона и арматуры происходит по линейному закону, таким образом, справедлива гипотеза плоских сечений.

Величина внутренних усилий есть произведение матрицы жесткости элемента на значение общих деформаций (кривизны и относительной деформации продольной оси):

(1)

(2)

где — это вектор-столбец внутренних усилий (изгибающего момента и продольной силы N); — вектор столбец общих деформаций (кривизны и относительной деформации продольной оси ); — матрица жесткости сечения, нормального к продольной оси элемента.

Возможность видоизменения записи выражений для расчета компонентов матрицы жесткости (в общем случае i, j — 1, 2) предопределяет широкую применимость нелинейной деформационной модели на основе диаграмм деформирования материалов [4], в том числе к расчету железобетонных элементов, усиливаемых присоединением стальных элементов (уголков).

Изгибная жесткость плоскости изгиба:

(3)

Жесткость, которая обусловлена влиянием приращения момента на удлинение (или укорочение) продольной оси:

(4)

Жесткость, связанная с удлинением (или укорочением) элемента:

(5)

При расчете усиливаемых железобетонных элементов выражения характеристик жесткости состоят из трех составляющих, которые учитывают бетон и арматуру усиливаемого элемента (по площадям участков бетона и стали арматуры ), а также металл присоединенных стальных элементов (уголков) . Приведенные обозначения сохраняют единство с нормативными документами [1], индекс a несет информацию об усиливающей конструкции «каркас из стальных уголков» (рисунок 1).

Описание: Описание: C:\Users\Администратор\Desktop\13.PNG

Рис. 1. Расчетная схема нормального сечения железобетонного элемента, усиленного присоединением стальных элементов (уголков)

Нумерация условных участков бетона ведется с индексом i, арматуры с индексом j, а усиливающего стального элемента m.

При осуществлении нелинейной деформационной модели, в уравнениях, записанных в форме матрицы, появляются две неизвестные: матрица жесткости и вектор-столбца общих деформаций. Эти неизвестные функционально взаимосвязаны между собой.

Как было указано выше осуществление данного расчета, то есть расчета с применением деформационной модели, рекомендуется проводить с использованием итерационного метода с учетом дальнейшего приближения окончательного результата вычислений. Диаграммный метод выполняется путем постепенного итерационного уточнения коэффициентов упругопластических деформаций материалов по элементарным участкам разбиения, при этом контролируя результаты по величинам вектора-столбца общих деформаций элемента.

Вывод: рассмотренныйметод расчета усиления железобетонных конструкций путем присоединения стальных элементов (уголков) сохраняет все первоначальные плюсы деформационной модели, а именно учет нелинейных свойств материалов непосредственно через диаграммы деформирования бетона и арматуры, и определяются уровнем относительных деформаций; возможность автоматизирования процесса итерации окончательных результатов; оценка усиливаемой железобетонной конструкции по двум группам предельных состояний (по несущей способности и пригодности к эксплуатации).

Литература:

  1. СП 63.13330.2012. Бетонные и железобетонные конструкции. Основные положения. Актуализированная редакция СНиП 52–01–2003.
  2. Ерышев В. А., Тошин Д. С., Бондаренко А. С., Саратов Н. В., Тихонова Е. П. Диаграммный метод оценки деформаций изгибаемых железобетонных элементов при разгрузке // Вестник Волжского регионального отделения Российской академии архитектуры и строительных наук. — 2009. — № 12. — С. 182–188.
  3. Тошин Д. С., Анисимова М. П. Поиск оптимального способа реализации итерационного приближения при расчете по деформационной модели // Научное обозрение. — 2016. — № 17. — С. 25–29.
  4. Тошин Д. С. Прикладные возможности деформационной модели железобетона // Молодой ученый. — 2016. — № 29 (133). — С. 164–166.
Основные термины (генерируются автоматически): нелинейная деформационная модель, деформационная модель, элемент, уголок, расчет, арматура, продольная ось элемента, продольная ось, железобетонный элемент, дальнейшее приближение.


Ключевые слова

усиление, железобетонный элемент, деформационная модель, присоединение стальных элементов (уголков), характеристики жесткости

Похожие статьи

Расширенный порядок расчета усиления железобетонных...

Предлагается более подробно показать порядок расчета усиления железобетонного элемента на основе нелинейной деформационной модели с присоединением стальных элементов, в данном случае металлических уголков.

О дискретизации нормального сечения железобетонного...

В статье рассмотрены особенности дискретизации нормального сечения железобетонного элемента с неоднородными свойствами бетона по толщине при реализации расчета по деформационной модели.

Расчет железобетонных элементов, усиливаемых...

Приведен метод расчета железобетонного элемента, усиленного наращиванием (увеличением) сечения. Описываемый подход базируется на использовании нелинейной деформационной модели и гипотезе плоских сечений.

Прикладные возможности деформационной модели...

Ключевые слова:деформационная модель, бетон, арматура, усиление, нагрузка, напряжения, деформации, диаграмма, сечение. В большинстве случаев проектирования расчет железобетонных элементов выполняется по предельным усилиям.

О передаче напряжений через трещины железобетонных...

Изложены результаты испытаний и реализации модели контактного взаимодействия в трещинах. Качественное изменение напряженно-деформированного состояния железобетонных элементов после образования трещин связано со значительной анизотропией свойств...

Модель напряженно-деформированного состояния стойки...

Модель напряженно-деформированного состояния стойки культиватора в виде гибкого трубчатого элемента с обратным соотношением осей. Авторы: Мартыненко Александр Сергеевич, Елизарова Анастасия Владимировна.

Исследование напряженно-деформированного состояния...

Построение модели. Для исследования влияния наличия трещины на напряженно-деформированное состояние железобетонной конструкции с помощью ANSYS моделируется блок бетона с использованием типа элемента SOLID65 (рисунок 1: а) [17–19].

Алгоритм интервального оценивания параметров нелинейных...

Рис. 2. Блок-схема алгоритма «GLSM». Дальнейший порядок работы с программой лучше рассмотреть на конкретных примерах.

В полном соответствии с теорией, опыт расчетов с нелинейными моделями показывает, что расхождения тем больше, чем больше...

Обсуждение

Социальные комментарии Cackle

Похожие статьи

Расширенный порядок расчета усиления железобетонных...

Предлагается более подробно показать порядок расчета усиления железобетонного элемента на основе нелинейной деформационной модели с присоединением стальных элементов, в данном случае металлических уголков.

О дискретизации нормального сечения железобетонного...

В статье рассмотрены особенности дискретизации нормального сечения железобетонного элемента с неоднородными свойствами бетона по толщине при реализации расчета по деформационной модели.

Расчет железобетонных элементов, усиливаемых...

Приведен метод расчета железобетонного элемента, усиленного наращиванием (увеличением) сечения. Описываемый подход базируется на использовании нелинейной деформационной модели и гипотезе плоских сечений.

Прикладные возможности деформационной модели...

Ключевые слова:деформационная модель, бетон, арматура, усиление, нагрузка, напряжения, деформации, диаграмма, сечение. В большинстве случаев проектирования расчет железобетонных элементов выполняется по предельным усилиям.

О передаче напряжений через трещины железобетонных...

Изложены результаты испытаний и реализации модели контактного взаимодействия в трещинах. Качественное изменение напряженно-деформированного состояния железобетонных элементов после образования трещин связано со значительной анизотропией свойств...

Модель напряженно-деформированного состояния стойки...

Модель напряженно-деформированного состояния стойки культиватора в виде гибкого трубчатого элемента с обратным соотношением осей. Авторы: Мартыненко Александр Сергеевич, Елизарова Анастасия Владимировна.

Исследование напряженно-деформированного состояния...

Построение модели. Для исследования влияния наличия трещины на напряженно-деформированное состояние железобетонной конструкции с помощью ANSYS моделируется блок бетона с использованием типа элемента SOLID65 (рисунок 1: а) [17–19].

Алгоритм интервального оценивания параметров нелинейных...

Рис. 2. Блок-схема алгоритма «GLSM». Дальнейший порядок работы с программой лучше рассмотреть на конкретных примерах.

В полном соответствии с теорией, опыт расчетов с нелинейными моделями показывает, что расхождения тем больше, чем больше...

Задать вопрос