Исследование напряженно-деформированного состояния монолитных кессонных перекрытий | Статья в журнале «Молодой ученый»

Отправьте статью сегодня! Журнал выйдет 28 декабря, печатный экземпляр отправим 1 января.

Опубликовать статью в журнале

Автор:

Рубрика: Архитектура, дизайн и строительство

Опубликовано в Молодой учёный №16 (358) апрель 2021 г.

Дата публикации: 19.04.2021

Статья просмотрена: 450 раз

Библиографическое описание:

Шибаева, В. Д. Исследование напряженно-деформированного состояния монолитных кессонных перекрытий / В. Д. Шибаева. — Текст : непосредственный // Молодой ученый. — 2021. — № 16 (358). — С. 119-124. — URL: https://moluch.ru/archive/358/80121/ (дата обращения: 16.12.2024).



В статье автор описывает несколько расчетных моделей монолитных кессонных перекрытий с помощью программного комплекса ЛИРА-САПР и сравнивает их напряженно-деформированное состояние.

Ключевые слова : монолитное кессонное перекрытие, ЛИРА-САПР, компьютерное моделирование.

Снижение собственного веса монолитных перекрытий при сохранении ими требуемой прочности, надежности и долговечности является актуальной задачей строительства. Применение кессонных перекрытий позволяет существенно снизить нагрузки на вертикальные несущие конструкции, и как вследствие, значительно снижать расходы на весь несущий каркас здания.

Кессонное перекрытие представляет собой ребристую конструкцию, состоящую из плиты минимальной толщины, опирающейся по контуру на систему пересекающихся балок одинаковой высоты [1].

Все элементы системы жестко сопрягаются с друг другом и представляют собой единый диск покрытия.

Поиск эффективной расчетной модели кессонного перекрытия продолжается и по настоящий день. Причиной этого является неучёт таких факторов, как влияние продольных сил в отдельных элементах, переменность жесткостей ребер и стыковка в узлах.

Для построения правильной компьютерной модели необходимо обеспечить совместную работу плиты и балок. Для дальнейшего исследования мною представлены несколько способов расчета кессонных перекрытий с помощью программного комплекса ЛИРА. В качестве конкретного примера приведено монолитное кессонное перекрытие:

Прикрываемая площадь — 9х12 м

Расчетная длина балок перекрытия

Толщина плиты — 60 мм

Сечение ребер — 200х480 мм

Шаг ребер — 1,5 м

Рассмотрим каждый вариант по отдельности.

Вариант № 1

Плита и ребра моделируются конечными элементами оболочек [3]. Преимуществом данных моделей является возможность моделирования плиты и ребер конечными элементами одинакового размера; однако такой способ моделирования затрудняет общую оценку напряженно-деформированного состояния перекрытия на участках с переменной жесткостью.

Изополя изгибающих моментов Мх в плите

Рис. 1. Изополя изгибающих моментов Мх в плите

Изополя изгибающих моментов Мх в ребрах

Рис. 2. Изополя изгибающих моментов Мх в ребрах

Вариант № 2

Плита моделируются оболочкой, а ребра — стержневыми КЭ таврового сечения [3]. В этой модели центр тяжести стержневого элемента совпадает со срединной поверхностью плиты. В данной методике неопределенным параметром является ширина свеса полки. В различных методических пособиях ширина свеса полки принимается разной (от 3 до 15 толщин плиты). В приведенном примере свесы полок были приняты толщины плиты, т. е. вся ширина полки составляет 56 см В виду того, что эксцентриситет ребер равен нулю, в плите возникает только изгибная группа усилий, а балки таврового сечения работают на изгиб.

Изополя изгибающих моментов Мх в плите

Рис. 3. Изополя изгибающих моментов Мх в плите

Изополя изгибающих моментов Мх в ребрах

Рис. 4. Изополя изгибающих моментов Мх в ребрах

В этом случае значения изгибающих моментов в пролете плиты получаются большими по сравнению с моделью № 1.

Вариант № 3

Плита моделируется двухмерными конечными элементами (КЭ) оболочек, а ребра плит — одномерными стержневыми элементами с введением абсолютно жестких вставок [2] для учета эксцентриситета балок на величину, равную .

Наличие эксцентриситета балки приводит к возникновению в плите мембранной группы усилий, то есть сил, действующих в плоскости плиты (растяжение и сжатие).

Изополя изгибающих моментов Мх в плите

Рис. 5. Изополя изгибающих моментов Мх в плите

Изополя изгибающих моментов Мх в ребрах

Рис. 6. Изополя изгибающих моментов Мх в ребрах

Проведенный анализ расчетов кессонного перекрытия по нескольким моделям показал работоспособность модели № 3 с жесткими вставками. Рассматриваемая модель показывает реальную работу кессонного перекрытия. На рис.5,6 видно, что плита передает усилия на стержни, воспринимая наименьший момент, что говорит о включении в работу плиты при изгибе балок.

Результаты расчета кессонного перекрытия с использованием ПК ЛИРА-САПР значительно (около 40 %) отличаются от расчета по аналитической методике [4], где плита рассчитывается отдельно как опертая по контуру, а ребра — как перекрестные балки.

В компьютерной модели перекрытия распределение усилий изменяется по сравнению с распределением усилий при аналитическом расчете в отдельных плитах, опертых на ребра. Поэтому усилия в балках при уменьшаются.

Конкретные расхождения с результатами компьютерного расчета заставляют допустить, что работа монолитного кессонного перекрытия в жизни отличается от компьютерной модели, которая не учитывает прежде всего характерное для железобетонных конструкций перераспределение усилий.

Литература:

  1. Лоскутов, И. С. Монолитные железобетонные кессонные перекрытия / И. С. Лоскутов. — Москва, 2015. — 72 c.
  2. Городецкий А. С., Евзеров И. Д. Компьютерные модели конструкций. — Москва: Издательство Ассоциации строительных вузов, 2009. — 360 с.
  3. А. С. Маркович. Практическая реализация математической (компьютерной) модели многоребристого перекрытия// Строительная механика инженерных конструкций и сооружения. 2016 (№ 2), стр. 39–44.
  4. Расчет и конструирование частей жилых и общественных зданий. Справочник проектировщика / под ред. П. Ф. Вахненко. Киев, 1987. с. 281–285.
Основные термины (генерируются автоматически): кессонное перекрытие, плита, монолитное кессонное перекрытие, ребро, толщина плиты, балок, программный комплекс, распределение усилий, тавровое сечение, ширина свеса полки.


Ключевые слова

компьютерное моделирование, монолитное кессонное перекрытие, ЛИРА-САПР

Похожие статьи

Анализ напряженно-деформированного состояния монолитной плиты перекрытия с пустотообразователями по системе Cobiax на основании различных расчетных моделей

В статье рассмотрено напряженно-деформированное состояние монолитной плиты перекрытия с пустотообразователями типа S-260 по системе Cobiax. Разработано несколько различных по трудоемкости создания моделей плиты перекрытия для сравнения результатов ра...

Сравнение диаграмм деформирования железобетона отечественных и зарубежных норм

В статье автор приводит сравнительный анализ диаграмм деформирования железобетона отечественных и зарубежных норм на примере балочной клетки.

Исследование напряженно-деформированного состояния железобетонного балочного перекрытия

В статье автор проводит исследование понижающих коэффициентов к модулю упругости бетона при квазинелинейном расчете железобетонного балочного перекрытия.

Исследование напряженно-деформированного состояния железобетонной балки при наличии трещины

В работе исследовано напряженно-деформированное состояние железобетонной балки при наличии поперечной трещины. Приведена оценка численных результатов значений напряжений при удалении от вершины трещины. Моделирование осуществлялось с использованием п...

Определение оптимальных геометрических параметров шпренгельных балок из LVL с двумя наклонными стойками

Статья затрагивает одну из актуальных проблем в индустрии деревянного строительства, в частности использование шпренгельных балок из LVL как несущих конструкций зданий и сооружений. Процесс исследования включал в себя создание различных расчетных схе...

Исследование напряжённо-деформированного состояния несущих конструкций монолитного железобетонного здания с учётом последовательности возведения

В статье автор рассматривает влияние параметра учёта постепенного возведения на напряжённо-деформированное состояние монолитных железобетонных колонн здания.

О дискретизации нормального сечения железобетонного элемента с неоднородными свойствами бетона при расчете по нелинейной деформационной модели

В статье рассмотрены особенности дискретизации нормального сечения железобетонного элемента с неоднородными свойствами бетона по толщине при реализации расчета по деформационной модели. Приведены указания по трансформации выражений, определяющих жест...

О моделировании железобетонной балки

Статья посвящена вопросам моделирования железобетонных балок прямоугольного сечения с одиночной рабочей арматурой под действием статической нагрузки. Рассмотрены принципы и критерии подобия при моделировании строительных конструкций, в частности желе...

Планирование экспериментального исследования по оценке прочностных и деформативных параметров ПВХ мембраны

В статье рассматриваются результаты планирования экспериментального исследования гидроизоляционной ПВХ мембраны. Прочностные и деформативные параметры определены как одни из основных показателей, обеспечивающих работоспособность материала при действи...

Применение вычислительного дизайна при разработке рационального очертания пространственной стержневой конструкции

В статье авторы рассматривают моделирование пространственной стержневой системы с помощью методов вычислительного дизайна. Исследуют применимость алгоритмического проектирования в задачах моделирования однослойных стержневых оболочек с треугольным де...

Похожие статьи

Анализ напряженно-деформированного состояния монолитной плиты перекрытия с пустотообразователями по системе Cobiax на основании различных расчетных моделей

В статье рассмотрено напряженно-деформированное состояние монолитной плиты перекрытия с пустотообразователями типа S-260 по системе Cobiax. Разработано несколько различных по трудоемкости создания моделей плиты перекрытия для сравнения результатов ра...

Сравнение диаграмм деформирования железобетона отечественных и зарубежных норм

В статье автор приводит сравнительный анализ диаграмм деформирования железобетона отечественных и зарубежных норм на примере балочной клетки.

Исследование напряженно-деформированного состояния железобетонного балочного перекрытия

В статье автор проводит исследование понижающих коэффициентов к модулю упругости бетона при квазинелинейном расчете железобетонного балочного перекрытия.

Исследование напряженно-деформированного состояния железобетонной балки при наличии трещины

В работе исследовано напряженно-деформированное состояние железобетонной балки при наличии поперечной трещины. Приведена оценка численных результатов значений напряжений при удалении от вершины трещины. Моделирование осуществлялось с использованием п...

Определение оптимальных геометрических параметров шпренгельных балок из LVL с двумя наклонными стойками

Статья затрагивает одну из актуальных проблем в индустрии деревянного строительства, в частности использование шпренгельных балок из LVL как несущих конструкций зданий и сооружений. Процесс исследования включал в себя создание различных расчетных схе...

Исследование напряжённо-деформированного состояния несущих конструкций монолитного железобетонного здания с учётом последовательности возведения

В статье автор рассматривает влияние параметра учёта постепенного возведения на напряжённо-деформированное состояние монолитных железобетонных колонн здания.

О дискретизации нормального сечения железобетонного элемента с неоднородными свойствами бетона при расчете по нелинейной деформационной модели

В статье рассмотрены особенности дискретизации нормального сечения железобетонного элемента с неоднородными свойствами бетона по толщине при реализации расчета по деформационной модели. Приведены указания по трансформации выражений, определяющих жест...

О моделировании железобетонной балки

Статья посвящена вопросам моделирования железобетонных балок прямоугольного сечения с одиночной рабочей арматурой под действием статической нагрузки. Рассмотрены принципы и критерии подобия при моделировании строительных конструкций, в частности желе...

Планирование экспериментального исследования по оценке прочностных и деформативных параметров ПВХ мембраны

В статье рассматриваются результаты планирования экспериментального исследования гидроизоляционной ПВХ мембраны. Прочностные и деформативные параметры определены как одни из основных показателей, обеспечивающих работоспособность материала при действи...

Применение вычислительного дизайна при разработке рационального очертания пространственной стержневой конструкции

В статье авторы рассматривают моделирование пространственной стержневой системы с помощью методов вычислительного дизайна. Исследуют применимость алгоритмического проектирования в задачах моделирования однослойных стержневых оболочек с треугольным де...

Задать вопрос