Численные исследования сталефиброжелезобетонных элементов, работающих на кручение с изгибом | Статья в журнале «Молодой ученый»

Отправьте статью сегодня! Несмотря на коронавирус, электронный вариант журнала выйдет 6 июня.

Опубликовать статью в журнале

Авторы: ,

Рубрика: Технические науки

Опубликовано в Молодой учёный №19 (309) май 2020 г.

Дата публикации: 11.05.2020

Статья просмотрена: 9 раз

Библиографическое описание:

Кулечевская, Ю. В. Численные исследования сталефиброжелезобетонных элементов, работающих на кручение с изгибом / Ю. В. Кулечевская, Т. С. Хегай. — Текст : непосредственный // Молодой ученый. — 2020. — № 19 (309). — С. 38-42. — URL: https://moluch.ru/archive/309/69862/ (дата обращения: 29.05.2020).



В статье автор исследует влияние параметров сечения и процента армирования продольной арматуры на несущую способность сталефиброжелезобетонных балок, подверженных совместному действию крутящего и изгибающего моментов.

Ключевые слова: сталефиброжелезобетон, кручение с изгибом, численные исследования, эксперимент.

С каждым годом все больше развивается перспективное направление, связанное с использованием дополнительного армирования железобетона стальными фибрами, при котором повышаются прочностные и жесткостные свойства железобетонных конструкций. Также стальная фибра позволяет повысить предельную растяжимость, трещиностойкость и ударопрочность бетона.

В настоящее время изучению напряженно — деформированного состояния железобетонных элементов посвящено не так много исследований, еще меньше изучению сталефиброжелезобетонных элементов (далее СФБЖБЭ), в том числе, работающих на совместное действие кручения с изгибом.

И. В. Бахотский [1] первым предложил методику расчета СФБЖБЭ, подверженных совместному воздействию кручения с изгибом, а так же вывел уравнение расчета таких элементов. В ходе его исследований было выяснено, что при совместном воздействии на СФБЖБЭ изгибающих и крутящих моментов разрушение происходит с образованием геометрически сложной поверхности, образованной пространственной трещиной. Данный вид разрушения аналогичен с испытаниями железобетонных элементов. [2–4]

В данной статье ставится цель изучить влияние параметров сечения и процента армирования регулярной арматурой на прочность СФБЖБЭ, подверженных совместному действию крутящих и изгибающих моментов. Для этого в программном комплексе Лира-Сапр был проведен ряд численных исследований сталефиброжелезобетонной балки в нелинейной постановке.

В рамках проведения численного эксперимента была рассмотрена сталефиброжелезобетонная балка, аналогичная образцу И. В. Бахотского в [1]. Размеры балки 1200х120х180, процентное содержание фибры 3 %. Балка моделировалась с помощью объемных параллелепипедов типа 231 (физически нелинейный параллелепипед) размерами 10х10х20 (мм), арматура — типа 210, как физически нелинейный универсальный пространственный стержневой КЭ.

С целью изучения влияния различных параметров влияния на прочность СФБЖБЭ процент армирования регулярной арматуры был принят от 0,73 % до 2,36 %; размеры соотношения высоты сечения балки к ширине были приняты от 0,67 до 2,5. Армирование балки и ее расчетная схема представлены соответственно на рисунках 1 и 2.

В качестве критерия разрушения принималось достижение арматуры растянутой зоны предела текучести.

Рис.1. Схема армирования сталефиброжелезобетонной балки

*-арматура 10,12,14,16,18 диаметров

ыклнлл77л.jpg

Рис.2. Расчетная схема сталефиброжелезобетонной балки

По полученным результатам численного эксперимента были построены различные зависимости. На рисунке 3 представлен график зависимости напряжений в арматуре от усилий для разных процентов армирования продольной арматуры.

Рис. 3. Зависимость напряжений от усилий при разном проценте армирования

При действии разрушающей нагрузки на балки с разными соотношениями сторон и разным процентом армирования продольной арматуры были построены графики следующих зависимостей: зависимость крутящего момента от соотношения h/b (рис. 4) и зависимость изгибающего момента от соотношения h/b (рис.5).

Рис. 4. График зависимости крутящего момента от соотношения h/b при разном проценте армирования

Рис. 5. График зависимости изгибающего момента от соотношения h/b при разном проценте армирования

Для балок с процентом армирования 𝜇=1.22 и 𝜇=1.43 были построены зависимости величин углов поворота и прогибов от соотношения сторон.(рис.6–9.)

Рис. 6. Зависимость величины угла поворота от нагрузки при разном соотношении сторон при 𝜇=1.22

Рис. 7. Зависимость величины прогиба от нагрузки при разном соотношении сторон при 𝜇=1.22

Рис. 8. Зависимость величины угла поворота от нагрузки при разном соотношении сторон при 𝜇=1.43

Рис. 9. Зависимость величины прогиба от нагрузки при разном соотношении сторон при 𝜇=1.43

По итогам экспериментов можно сделать следующие выводы:

− при увеличении армирования продольной арматуры увеличивается несущая способность балки;

− крутящий и изгибающий момент при увеличении соотношения сечения h/b от 0.67 к 1.5 уменьшаются;

− при дальнейшем увеличении (от 1.5 к 2.5) значения моментов увеличиваются;

− при увеличении соотношений сторон уменьшается предельный прогиб и угол поворота для случая 𝜇=1.43;

− для случая 𝜇=1.43 при соотношении сторон 1.5 предельный прогиб и угол поворота наименьший;

− при сравнении СФЖБЭ с железобетонными образцами схожих сечений [4,5] значения углов поворота и крутящих моментов при добавлении фибры значительно уменьшаются.

Литература:

  1. Бахотский И. В. Прочность фиброжелезобетонных конструкций в условиях кручения с изгибом: дис. канд. техн. наук. Санкт-Петербург, 2013- 112 с
  2. Лессиг Н. Н. Определение несущей способности железобетонных элементов прямоугольного сечения, работающих на изгиб с кручением. / Н. Н. Лессиг // Сб. тр. НИИЖБ, — М., — 1959. Вып. 5. Исследование прочности элементов железобетонных конструкций. — С. 3–28.
  3. Байков В. Н. Исследование несущей способности железобетонных элементов прямоугольного сечения при совместном действии изгиба и кручения / В. Н. Байков, В. И. Фомичев // Изв. вузов. Сер.строительство и архитектура. — 1975. — № 2. — С.19–25.
  4. Меркулов Д. С. Прочность и деформативность составных железобетонных конструкций при изгибе с кручением: автореф. дис. канд. техн. наук.-О.,2009.-19 с.
  5. Арзамасцев С. А. Прочность и деформативность железобетонных изгибаемых элементов при кручении от кратковременных динамических нагрузок: дис. канд. техн. наук. Томск, 2017 -181 с.
Основные термины (генерируются автоматически): процент армирования, соотношение сторон, изгибающий момент, балок, продольная арматура, влияние параметров сечения, совместное действие, предельный прогиб, регулярная арматура, расчетная схема.


Похожие статьи

Анализ факторов влияния на расчет железобетонных балок...

Площадь поперечного сечения продольной арматуры назначается таким образом, чтобы обеспечить разрушение элементов по нормальным сечениям, как по арматуре растянутой зоны, так и по бетону сжатой, другими словами процент армирования постепенно...

Исследование прочности и трещиностойкости нормальных...

- оценить влияние диаметра продольной рабочей арматуры, а также класса продольной арматуры на прочность, трещиностойкость и деформативность нормальных сечений; - провести сравнительный анализ сопротивления нормальных сечений изгибающему моменту балок из...

Сдерживающие факторы использования композитной арматуры

В статье представлена информация о свойствах композитной арматуры, основных ее достоинствах и недостатках по сравнению с традиционной стальной арматурой. Рассмотрены области применения композитной арматуры, приведены примеры...

Сравнительный анализ методов расчета длины анкеровки...

Rs — расчетное сопротивление арматуры растяжению для предельных состояний первой

Для ненапрягаемой арматуры при анкеровке стержней периодического профиля с прямыми

, здесь ΣAst — площадь сечения поперечной арматуры вдоль расчетной длины анкеровки

Устойчивость железобетонного изгибаемого элемента (балки)...

В статье анализируются задача на устойчивость железобетонного изгибаемого элемента под действием равномерно распределенного изгибающего момента, решенная ПК «ANSYS». Определяются формы потери устойчивости и значение критического изгибающего момента.

Сравнение расчетов сборных элементов каркаса железобетонного...

Изгибающий момент всередине пролета.

Рабочая высота сечения. Площадь продольной растянутой арматуры.

Максимальный прогиб в центре плиты.

Расчет прочности нормального сечения при действии изгибающего момента.

Определение прогибов изгибаемых железобетонных элементов...

В статье приводится методика определения прогибов изгибаемых железобетонных элементов без предварительного напряжения арматуры на основе нелинейной деформационной модели с использованием двухлинейной расчетной диаграммы состояния...

Расчет сечения сборно-монолитной конструкции в стадии...

За расчетный изгибающий момент принят кНм. За расчетную поперечную силу принята. Расчет прочности нормального сечения при

Момент инерции приведенного сечения относительно оси, проходящей через его центр тяжести, и момент сопротивления указанного...

Характер образования пластических деформаций в толстых...

Общий вид расчетной схемы и схема армирования балок представлены на рисунке 1.

Продольная арматура. Коэффициент армирования μ

0,452. Рис. 1. Схема армирования балок. Толстые железобетонные балки рассчитывались двумя способами: методом расчета...

Анализ теоретических и экспериментальных исследований...

Рис. 1. Расчётная схема оценки касательных напряжений. Другим подходом при определении напряженно-деформированного состояния

Согласно результатам экспериментальных исследований Городецкого Б. Л., прочность всего сечения усиленной балки не зависит от...

Похожие статьи

Анализ факторов влияния на расчет железобетонных балок...

Площадь поперечного сечения продольной арматуры назначается таким образом, чтобы обеспечить разрушение элементов по нормальным сечениям, как по арматуре растянутой зоны, так и по бетону сжатой, другими словами процент армирования постепенно...

Исследование прочности и трещиностойкости нормальных...

- оценить влияние диаметра продольной рабочей арматуры, а также класса продольной арматуры на прочность, трещиностойкость и деформативность нормальных сечений; - провести сравнительный анализ сопротивления нормальных сечений изгибающему моменту балок из...

Сдерживающие факторы использования композитной арматуры

В статье представлена информация о свойствах композитной арматуры, основных ее достоинствах и недостатках по сравнению с традиционной стальной арматурой. Рассмотрены области применения композитной арматуры, приведены примеры...

Сравнительный анализ методов расчета длины анкеровки...

Rs — расчетное сопротивление арматуры растяжению для предельных состояний первой

Для ненапрягаемой арматуры при анкеровке стержней периодического профиля с прямыми

, здесь ΣAst — площадь сечения поперечной арматуры вдоль расчетной длины анкеровки

Устойчивость железобетонного изгибаемого элемента (балки)...

В статье анализируются задача на устойчивость железобетонного изгибаемого элемента под действием равномерно распределенного изгибающего момента, решенная ПК «ANSYS». Определяются формы потери устойчивости и значение критического изгибающего момента.

Сравнение расчетов сборных элементов каркаса железобетонного...

Изгибающий момент всередине пролета.

Рабочая высота сечения. Площадь продольной растянутой арматуры.

Максимальный прогиб в центре плиты.

Расчет прочности нормального сечения при действии изгибающего момента.

Определение прогибов изгибаемых железобетонных элементов...

В статье приводится методика определения прогибов изгибаемых железобетонных элементов без предварительного напряжения арматуры на основе нелинейной деформационной модели с использованием двухлинейной расчетной диаграммы состояния...

Расчет сечения сборно-монолитной конструкции в стадии...

За расчетный изгибающий момент принят кНм. За расчетную поперечную силу принята. Расчет прочности нормального сечения при

Момент инерции приведенного сечения относительно оси, проходящей через его центр тяжести, и момент сопротивления указанного...

Характер образования пластических деформаций в толстых...

Общий вид расчетной схемы и схема армирования балок представлены на рисунке 1.

Продольная арматура. Коэффициент армирования μ

0,452. Рис. 1. Схема армирования балок. Толстые железобетонные балки рассчитывались двумя способами: методом расчета...

Анализ теоретических и экспериментальных исследований...

Рис. 1. Расчётная схема оценки касательных напряжений. Другим подходом при определении напряженно-деформированного состояния

Согласно результатам экспериментальных исследований Городецкого Б. Л., прочность всего сечения усиленной балки не зависит от...

Задать вопрос