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

Отправьте статью сегодня! Журнал выйдет 11 февраля, печатный экземпляр отправим 15 февраля.

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: 168 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: 29.01.2023).



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

Кессонные перекрытия как эффективный тип ребристых плит

Кессонное перекрытие состоит из плит, опертых по контуру на систему взаимно перпендикулярных балок. Плиты жестко сопрягаются с балками, и шарнирно при опирании на стены. Оптимальное соотношение сторон для помещений с кессонными перекрытиями...

Обоснование применения облегченных монолитных...

Перекрытия — это горизонтальные несущие и ограждающие (разделяющие внутреннее пространство в вертикальном направлении) конструктивные элементы здания, предназначенные для формирования высотных структурных элементов: этажей (уровней)...

Совершенствование методики расчёта пологих железобетонных...

Кессонные перекрытия как эффективный тип ребристых плит. Кессонное перекрытие состоит из плит, опертых по контуру

Рис. 2. Варианты поперечных сечений композитных конструкций из железобетонных плит со стальными балками: а) стальная балка и плита объединены при...

Расчет сечения сборно-монолитной конструкции в стадии...

Материал плиты: Бетон тяжелый класса В30 с расчетными характеристиками при

Значение bf’, вводимое в расчет, принято из условия, что ширина свеса полки в каждую сторону от

В рамках настоящей работы выполнен расчет характерного сечения плиты перекрытия...

Проектирование и расчет мембранно-стержневых предварительно...

Кессонное перекрытие состоит из плит, опертых по контуру на систему взаимно перпендикулярных балок.

Расчёт узла сопряжения колонн с фундаментом. Толщину опорной плиты следует определять расчетом на изгиб пластинки по формуле.

Особенности монолитных безбалочных перекрытий

В балочных перекрытиях расположение балок возможно в одном или в двух направлениях. Обеспечивается совместная работа балок и опирающихся на них плит. Иная ситуация в безбалочных перекрытиях, где опирание плиты происходит непосредственно на колонну.

Высокотехнологичная каркасная система полносборных зданий

Плиты перекрытия представляют себя плиты перекрытия кессонного типа, сообщающиеся между собой с помощью отверстий для прокладки инженерных сетей. (рис. 1). В углах плит перекрытия расположены опорные элементы плит перекрытия 9, опирающиеся при монтаже...

Сопряжение пластинчатых элементов по шарнирной схеме

Создана модель когда плита опирается по контуру на балки (предполагаемые стены заменили балками)

2-й вариант — сдвинуть перекрытие на 5см по отношению к примыкающим узлам стены и ввести

Для моделирования сопряжение кирпичной стены А, с монолитной плитой.

Особенности расчета сборно-монолитных перекрытий...

сборно-монолитное перекрытие, элемент, опалубочный элемент, перекрытие, элемент армирования, стяжка пола, тавровое сечение

Особенности расчета сборно-монолитных перекрытий... Железобетонные плиты несъемной опалубки выступают составной частью...

Похожие статьи

Кессонные перекрытия как эффективный тип ребристых плит

Кессонное перекрытие состоит из плит, опертых по контуру на систему взаимно перпендикулярных балок. Плиты жестко сопрягаются с балками, и шарнирно при опирании на стены. Оптимальное соотношение сторон для помещений с кессонными перекрытиями...

Обоснование применения облегченных монолитных...

Перекрытия — это горизонтальные несущие и ограждающие (разделяющие внутреннее пространство в вертикальном направлении) конструктивные элементы здания, предназначенные для формирования высотных структурных элементов: этажей (уровней)...

Совершенствование методики расчёта пологих железобетонных...

Кессонные перекрытия как эффективный тип ребристых плит. Кессонное перекрытие состоит из плит, опертых по контуру

Рис. 2. Варианты поперечных сечений композитных конструкций из железобетонных плит со стальными балками: а) стальная балка и плита объединены при...

Расчет сечения сборно-монолитной конструкции в стадии...

Материал плиты: Бетон тяжелый класса В30 с расчетными характеристиками при

Значение bf’, вводимое в расчет, принято из условия, что ширина свеса полки в каждую сторону от

В рамках настоящей работы выполнен расчет характерного сечения плиты перекрытия...

Проектирование и расчет мембранно-стержневых предварительно...

Кессонное перекрытие состоит из плит, опертых по контуру на систему взаимно перпендикулярных балок.

Расчёт узла сопряжения колонн с фундаментом. Толщину опорной плиты следует определять расчетом на изгиб пластинки по формуле.

Особенности монолитных безбалочных перекрытий

В балочных перекрытиях расположение балок возможно в одном или в двух направлениях. Обеспечивается совместная работа балок и опирающихся на них плит. Иная ситуация в безбалочных перекрытиях, где опирание плиты происходит непосредственно на колонну.

Высокотехнологичная каркасная система полносборных зданий

Плиты перекрытия представляют себя плиты перекрытия кессонного типа, сообщающиеся между собой с помощью отверстий для прокладки инженерных сетей. (рис. 1). В углах плит перекрытия расположены опорные элементы плит перекрытия 9, опирающиеся при монтаже...

Сопряжение пластинчатых элементов по шарнирной схеме

Создана модель когда плита опирается по контуру на балки (предполагаемые стены заменили балками)

2-й вариант — сдвинуть перекрытие на 5см по отношению к примыкающим узлам стены и ввести

Для моделирования сопряжение кирпичной стены А, с монолитной плитой.

Особенности расчета сборно-монолитных перекрытий...

сборно-монолитное перекрытие, элемент, опалубочный элемент, перекрытие, элемент армирования, стяжка пола, тавровое сечение

Особенности расчета сборно-монолитных перекрытий... Железобетонные плиты несъемной опалубки выступают составной частью...

Задать вопрос