Размещено на http://www.allbest.ru/

Київський національний університет будівництва і архітектури

05.23.17 - будівельна механіка

УДК 624.046: 539.376

Автореферат

дисертації на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук

Розрахунок несучих систем багатоповерхових будинків з урахуванням повзучості матеріалу

Фарадж Мухаммед Хуссейн Баасар

Київ - 1999

Дисертацією є рукопис.

Робота виконана на кафедрі будівельної механіки Одеської державної академії будівництва та архітектури. Міністерства освіти України.

Науковий керівник - доктор технічних наук, професор Яременко Олександр Федорович.

Одеська державна академія будівництва та архітектури, завідувач кафедри будівельної механіки

Офіційні опоненти:

- доктор технічних наук, професор Гришин Володимир Олександрович., Одеський державний морський університет, завідувач кафедри опору матеріалів і будівельної механіки;

- кандидат технічних наук, доцент Кріпак Валерій Денисович, Київський національний університет будівництва і архітектури, доцент кафедри залізобетонних і кам'яних конструкцій.

Провідна установа - Придніпровська державна академія будівництва та архітектури, кафедра будівельної механіки, Міносвіти України, м. Дніпропетровськ.

Захист відбудеться "15" жовтня 1999 року о "13.00" годині на засіданні вченої спеціалізованої ради Д 26.056.04 при Київському національному університету будівництва і архітектури (КНУБА) за адресою: 252037, м. Київ, Повітрофлотський просп., 31.

З дисертацією можна ознайомитися в науковій бібліотеці КНУБА за адресою: 252037, м. Київ, Повітрофлотський просп., 31.

Автореферат розісланий "13" вересня 1999 року.

Вчений секретар спеціалізованої вченої ради к.т.н., с.н.с. Кобієв В.Г.

1. Загальна характеристика роботи

Актуальність теми. В зв'язку з зростанням вимог до архітектури цивільних і промислових будинків і підвищення якості забудівлі міст необхідно подальше вдосконалення конструктивних рішень. Очевидним є перехід від традиційних розрахункових схем будинків і споруд, в яких несучі конструкції працюють по найпростішій схемі, до складних плоских і просторових систем.

Багатоповерховий будинок являє собою єдину просторову систему, яка складається з вертикальних несучих конструкцій, об'єднаних за допомогою перекриття. Необхідність подальшого розвитку методів розрахунку багатоповерхових будинків зумовлена необхідністю зниження матеріаломісткості, при одночасному забезпеченні надійності і довговічності.

Цю задачу можна частково вирішити вже на стадії проектування, використовуючи сучасні засоби розрахунку конструкцій, що включають в себе врахування реальних властивостей будівельних матеріалів, застосування більш досконалих розрахункових схем, в яких будинок розглядається як єдина просторова система. Відповідні розрахунки можуть бути виконані за допомогою сучасної обчислювальної техніки. Зважаючи на сказане, очевидна актуальність теми, зв'язаної з розробкою і вдосконаленням методів розрахунку несучих конструкцій багатоповерхових будинків з урахуванням повзучості.

Зв'язок роботи з науковими планами академії. Робота виконана в відповідності з планом науково-дослідної роботи кафедри будівельної механіки Одеської державної академії будівництва та архітектури на 1996-2000 рр. по проблемі "Вдосконалення методів розрахунку тривалої деформативності, стійкості і несучої здатності споруд", розділ 1.3.2.

Мета роботи. Розвиток методик розрахунку кесонних перекриттів на основі конструктивно - ортотропної розрахункової моделі і вертикальних несучих конструкцій багатоповерхових будинків на основі дискретно-континуальної розрахункової моделі, що враховують повзучість бетону.

Задачі досліджень. Необхідно розробити:

рівняння і методику розрахунку збірно-монолітних залізобетонних кесонних перекриттів з квадратними і трикутними кесонами з урахуванням повзучості матеріалу;

методику розрахунку несучих систем багатоповерхових будинків як сполучених стержнів з урахуванням повзучості матеріалу;

програмне забезпечення для персональних комп'ютерів.

Наукову новизну роботи складають:

рівняння для розрахунку перекриттів з трикутними кесонами; методика врахування попереднього напруження і повзучості бетону в розрахунках збірно-монолітних перекриттів з квадратними і трикутними кесонами;

методика врахування повзучості в розрахунку несучих систем багатоповерхових будинків і програмне забезпечення для її реалізації;

аналіз розподілу зусиль і переміщень в кесонних перекриттях і вертикальних несучих конструкціях багатоповерхових будинків при короткочасних і тривалих навантаженнях і впливах.

Практичне значення роботи:

розроблені методики розрахунку доведені до реалізації в програмах для персональних комп'ютерів. Це дозволяє виконати експертну оцінку конструкцій багатоповерхових будинків і замінити частину натурних експериментів чисельними;

методика розрахунку несучих систем багатоповерхових будинків з врахуванням повзучості була використана в 1997-98 роках Державним проектно-вишукувальним та науково-дослідним інститутом морського транспорту "ЧОРНОМОРНДІПРОЕКТ" м. Одеси. і Одеської державної академії будівництва та архітектури у учбовому процесі.

Вірогідність основних наукових положень і результатів забезпечується:

вибором апробованих, з позицій будівельної механіки, розрахункових схем конструкцій;

відповідністю результатів розрахунку конструкцій, отриманих за допомогою програмного забезпечення автора, відомим з літератури розв'язкам (в "пружній" постановці), а також експериментальним даним.

Особистий внесок здобувача:

рівняння і методика розрахунку збірно-монолітних залізобетонних перекриттів з квадратними і трикутними кесонами, що враховують повзучість бетону, шаруватість і попереднє напруження балок короткого напрямку; результати розрахунку і їх аналіз;

методика врахування повзучості бетону в розрахунках несучих конструкцій багатоповерхових будівель; програмне забезпечення; результати розрахунку, аналіз напружено-деформованого стону.

Апробація результатів дисертації. Основні результати дисертації були докладені і обговорені на:

XLI національній конференції Польщі "Науково-дослідні проблеми будівництва", Криниця, 1996 р.;

міжнародній конференції "Проблеми теорії і практики залізобетону", Полтава, 1997 р;

республіканській конференції "Актуальні проблеми водного господарства",Рівне,1997 р;

наукових конференціях професорсько-викладацького складу Одеської державної академії будівництва та архітектури в 1996-1998 рр.

60 - ї науково - практичної конференції КНУБА 1999 р.

Публікації. Результати дисертації опубліковані в восьми статтях, поміщених в збірниках наукових робіт.

Обсяг дисертації і її структура. Дисертація складається з вступу, чотирьох розділів, висновків і додатків. Повний обсяг дисертації 164 сторінок, в тому числі таблиць - 17, рисунків - 36, використаних в роботі літературних джерел - 92 найменувань, додатків - 17 сторінок.

2. Зміст роботи

Розвитку методів розрахунку конструкцій, в яких приймаються до уваги непружні деформації, присвячені роботи С.В. Александровського, Є.М. Бабича, А.Я. Барашикова, В.А. Бовіна, П.І. Васильєва, О.О. Гвоздєва, Б.Г.Гнідця, О.Б. Голишева, В.А. Гришина, П.Ф.Дроздова, М.І. Карпенко, Я.Д. Лівшица, І.Є. Прокоповича, Ю.Н. Работнова, А.Р. Ржаніцина, І.І. Улицького, Є.М. Щербакова, О.Ф. Яременка, Є.А. Яценка і інших учених.

Для розрахунку будівельних конструкцій широко застосується теорія повзучості, названа спадкоємною теорією старіння або теорією Г.Н. Маслова - Н.Х. Арутюняна, а також спрощені варіанти цієї теорії - теорія пружної спадкоємності і теорія старіння. Розв'язок задач лінійної теорії повзучості звичайно зводиться до розв'язку крайових задач, описаних інтегро-диференціальними рівняннями з диференціальними операторами по координатах і інтегральними операторами по часу. Згідно принципу Вольтера, розв'язок подібного виду лінійних рівнянь виконується так, немов би інтегральні спадкоємні оператори були б константами, і лише в остаточному результаті ці константи знову замінюються операторами. Зв'язок між деформаціями і напруженнями для розтягу - стиску і лінійної повзучості матеріалу може бути записаний у вигляді:

; , (1)

де Е - модуль пружності; К* - R* - інтегральні оператори.

Якщо позначити

, (2)

То , (3)

Тепер закон повзучості має такий же вигляд, як і звичайний закон Гуку, тільки модуль пружності E замінений оператором .

Обмеження застосування принципу Вольтера полягає в тому, що тип граничних умов повинен залишатися незмінним протягом усього часу. Крім того, принцип Вольтера заснований на взаємній комутативності операторів , а також комутативності операцій інтегрування по часу і диференціювання по координатах. Ці умови виконуються, якщо ядро інтегрального оператора різницеве.

Збірно-монолітні кесонні перекриття, розроблені проф. Гнідцем Б.Г, монтуються на балках, встановлених вздовж короткого напрямку приміщення, з однотипних тонкостінних квадратних або трикутних коробчатих елементів - кесонів. В просторі між ребрами кесонів встановлюється і замонолічується робоча арматура (рис. 1.).

Опис поведінки таких конструкцій в рамках континуальної розрахункової моделі приводить до диференціальних рівнянь в поодиноких похідних з розривними або періодично змінними жорсткостями. Безпосередній розв'язок їх чисельними методами малоефективний. В зв'язку з цим в інженерних розрахунках широке застосування знайшла схема конструктивної ортотропії. В відповідності з цією схемою періодично неоднорідна пластинка замінюється гладкою, з деякими наведеними характеристиками жорсткості. Якщо ребер багато, а напружений стан змінюється поволі (наприклад, при дії рівномірно-розподіленого навантаження), то конструктивно - ортотропна схема дає добрі результати.

Тривалі прогини пластинки, до якої прикладене навантаження інтенсивності q і крайові зусилля інтенсивності N0, можуть бути знайдені з наступного інтегро-диференціального рівняння:

(4)

В випадку кесонного перекриття, зображеного на рис.1, жорсткості можуть бути визначені таким чином:

, (5)

Де (6)

Таким чином, задача про тривалий згин пластинки у вигляді гратчастої системи, зображеної на рис.1, вирішується з допомогою двох операторів (i = y, n = r).

Згинальні моменти Mx, My і крутний момент Myx визначаються відомими формулами. Згинальні моменти в напрямку осі n в балках, розташованих під кутом до осі x, можна визначити так:

(7)

Якщо пластинка вільно оперта по всьому контуру, то розв'язок рівняння (4) може бути виконаний тим же способом, що в випадку ізотропної пластинки. Він взятий у вигляді подвійного тригонометричного ряду (розв'язок Нав'є):

(8)

В випадку, коли до країв пластинки, паралельних осі x, прикладені рівномірно розподілені моменти M0, прогини повинні задовольняти однорідному рівнянню:

(9)

Тут застосований розв'язок Леві у вигляді по одинокого тригонометричного ряду.

(10)

В якості першого прикладу розрахунку виконано визначення прогинів і зусиль Mx, My, Mxy перекриття з квадратними кесонами. Розміри в плані ab=1812 м. Завантаження - рівномірно розподілене, інтенсивністю q=q0+p=3,5+2=5,5 кН/м2. Збірні балки по напрямку осі y виготовлені з бетону класу B25 з модулем пружності =2,7107 кН/м2, з застосуванням попередньо напруженої арматури із сталі класу А-IIIВ і мають розміри поперечного перетину byhy=0,240,48 м; крок цих балок a1=2 м. Зусилля попереднього напруження=300 кН, ексцентриситет цього зусилля відносно центру ваги перерізу балок по осі y e0=0,22 м. Монолітні балки по напрямку осі x виконані з бетону класу B20 з модулем пружності =2,4107 кН/м2 і розмірами поперечного перетину bxhx=0,240,6 м; крок цих балок b1=2 м. Плити перекриття виготовлені з бетону класу B25; товщина плити hп=0,05 м. Загальна будівельна висота перекриття дорівнює 0,6 м, коефіцієнт Пуассона =0,2. В результаті дослідів, виконаних проф. Гнідцем Б.Г. на кафедрі будівельних конструкцій Львівської політехніки, встановлено, що максимальний прогин центру перекриття дорівнює 16мм.

Результати розрахунку наведені в таблиці 1.

В якості другого прикладу розрахунку виконано визначення прогинів і зусиль Mx, My, Mxy перекриття з трикутними кесонами. Розміри в плані ab=2012 м. Завантаження - рівномірно розподілене, інтенсивністю q=q0+p=4,2+3,5=7,7 кН/м2. Товщина плити hп=0,03 м. Збірні балки в напрямку осі y виготовлені з бетону класу В30 з модулем пружності=2,9107 кН/м2. Розміри поперечного перетину цих балок byhy=0,220,5 м, крок балок а1=3 м, монолітна частина балок виконана з бетону класу В20. Балки в напрямку осі n і r виконані з бетону класу В20 з модулем пружності =2,4107 кН/м2, розміри поперечного перетину балок bпhn=0,220,7 м, крок балок b1=3 м. Загальна будівельна висота перекриття дорівнює 0,7 м, коефіцієнт Пуассона =0,2.

В результаті дослідів, виконаних проф. Гнідцем Б.Г., встановлено, що максимальний прогин центру перекриття дорівнює 21,1 мм.

Результати розрахунку наведені в таблиці 1.

Таблиця 1 Прогини і згинальні моменти в центрі, крутний момент в куті кесонних перекриттів в різні моменти часу

Тип	Час,	Прогин,	Моменти, кНм
Перекриття	сут	мм	згинальні	крутний
	t		My	Mx	Mxy
з квадратними	28	15,46	62,53	20,11	31,65
кесонами	29	22,52	65,27	19,66	31,23
	1500	69,82	78,53	19,02	30,77
з трикутними	28	24,26	94,07	46,21	49,41
кесонами	29	35,26	95,03	45,69	48,79
	1500	103,92	98,61	43,78	46,44

Для вертикальних несучих конструкцій наведені основні рівняння розрахунку плоскопаралельних систем, побудованих на основі дискретно-континуальної моделі.

Дискретно-континуальні моделі дозволяють замінити велику кількість невідомих зусиль або переміщень однією або декількома функціями розподілу цього невідомого по висоті будинку. Їхнє число залежить від складності несучої системи. Розрахунок зводиться до розв'язку системи диференціальних рівнянь, число яких дорівнює числу швів між вертикальними елементами. Відзначимо, що така модель давно і успішно застосовується для розрахунку сполучених металевих і дерев'яних стержнів і пластинок.

В діафрагмі багатоповерхової будови, в якій стовпи різної ширини з'єднані надпрорізними перемичками, замінимо перемички безперервним по висоті діафрагми шаром з однорідного деформівного матеріалу з моментом інерції на довжині dx., де: - момент інерції перемички. Цей умовний шар, що об'єднує стовпи I і II має по висоті поверху таку ж жорсткість, що і перемичка. В результаті, замість багатоповерхової рами отримаємо трьохшаровий консольний стержень. Основним невідомим в цій дискретно-континуальній розрахунковій моделі є функція X(x) - в середньому шарі, що замінює перемички (рис. 2).

З урахуванням рівності зсувного зусилля X осьовим силам N в стовпах розглядуваної однов'язевої діафрагми, умова сумісності деформацій, тобто рівність сумарних вертикальних переміщень основної системи в площині вертикального перетину, який розтинає середину умовного шару, приводить до звичайного інтегро-диференціального рівняння:

, (11)

тут визначається за формулою:

, (12)

а визначається так:

, (13)

Де FI і FII - площі перерізів стовпів I і II;

JI і JII - моменти інерції перерізів стовпів I і II;

,, - інтегральні оператори, що враховують повзучість матеріалу перемичок і стовпів I і II;

M0 - згинальний момент в консольному стержні, який враховує зовнішні впливи.

Загальний розв'язок неоднорідного інтегро-диференціального рівняння (11) при має вигляд:

(14)

Постійні інтегрування C і D визначаються з граничних умов. Поодинокий розв'язок "N0" залежить від правої частини рівняння (12).

Розглянемо 10-поверхову симетричну однопрогінну раму, висотою H=30м; висота поверху - 3 м; розміри поперечного перетину стояків - 10,25 м; розміри поперечного перетину ригелів - 0,50,25 м; прогін рами в світлі l=2,5 м; прогін рами в осях b=3,5 м. Рама виконана з бетону з модулем пружності Eb=3,3107 кН/м2. Припустимо, що права опора рами просіла на II=1 см. Конструкція розраховується за допомогою дискретно-континуальної моделі.

Нормальні зусилля і поперечні сили наведені в таблиці 2.

Таблиця 2 Нормальні зусилля і поперечні сили в 10-поверховій рамі з горизонтально-рухомими вузлами

	Без урахування повзучості	З урахуванням повзучості
x, м	- N, кН	Q, кН	- N, кН	Q, кН
0,00	0,0	(8,1)	0,0	(2,7)
1,50	8,1	16,4	2,7	5,5
4,50	25,8	19,7	8,7	6,6
7,50	48,7	26, 8	16,2	8,9
10,5	81,1	39,2	27,0	13,1
13,5	129,6	59,4	43,2	19,8
16,5	203,7	91,3	67,9	30,4
19,5	318,1	141,2	106,0	47,1
22,5	495,4	219,1	165,1	73,0
25,5	770,6	412,9	256,9	137,7
28,5	1198,1	528,6	399,4	176,2
30,0	1493,8		497,9

Наведені також основні рівняння для розрахунку просторової несучої системи. Залежність між нормальною силою Ni в стовпі однов'язевої вертикальної несучої конструкції і поперечною силою Qij у в'язі ij визначається з рівняння:

(15)

Звідси отримаємо

, (16)

де - континуальна погонна поперечна сила у в'язях між вертикальними елементами i і j по висоті будинку;

h - відстань між в'язями по висоті будинку.



Якщо розглянути просторову конструкцію, в якій в'язі примикають до елемента з декількох сторін (рис.3), то:

, (17)

де q - кількість в'язів, приєднаних до i - го стовпа.

Якщо визначити величину Ni (x) або Qij(x), то задача зводиться до розрахунку несучої системи на основі консольної моделі, в якій Ni(x) враховувалося б як додаткове зовнішнє навантаження.

Диференціюючи рівняння (17) по x, отримаємо основну систему диференціальних рівнянь для визначення всіх m сил Ni:

, (i=1,2,......,m). (18)

Якщо визначити Qij через деформації системи, враховуючи повзучість матеріалу, то рівняння (18) становляться інтегро-диференціальними.

Згинальні моменти в стовпах визначаються підсумовуванням моментів від плоского згину і повороту. Наприклад, згинальний момент Miy визначається за формулою:

, (19)

Де Т - бімомент;

- жорсткість при згині;

- жорсткість при скручуванні.

Програма "АВТОРЯД-ТУРБО ПАСКАЛЬ" розроблена на кафедрі будівельної механіки Одеської державної академії будівництва та архітектури на основі дискретно-континуальної моделі розрахунку багатоповерхових будинків проф. Дроздова П. Ф., з використанням версії програми "АВТОРЯД - ФОРТРАН 1981 р.".

При розробці програми основний алгоритм розрахунку був збережений.

Програма розраховує системи багатоповерхових будинків на вертикальні і горизонтальні навантаження, враховуючи згин і закручування будинку в плані, що створюються цими навантаженнями. При цьому визначаються внутрішні зусилля в стовпах і в'язях, а також лінійні і кутові переміщення несучої системи.

Для оцінки впливу повзучості на напружено-деформований стан системи виконаний розрахунок 30-поверхового адміністративного будинку, запроектованого для м. Москви. Будинок трьохпрогінний, з розмірами в плані 1830 м. і сіткою колон 66 м. Висота поверху - 3 м.

Будинок зі в'язевим каркасом - колони сприймають тільки вертикальне навантаження. Для сприймання горизонтального навантаження призначені торцеві діафрагми жорсткості, товщиною 0,2 м і монолітне залізобетонне ядро жорсткості - ліфтова шахта з розмірами в осях 66,5 м і товщиною стінок 0,4 м. Шахта розміщена несиметрична в другому від торця прогоні. Для ядра і діафрагми жорсткості прийнято бетон класу В25, для колон - класу В35. В даному прикладі був виконаний розрахунок з урахуванням повзучості бетону стовпів.

Епюри зусиль для найбільш навантаженого елемента - паралельної торцю будинку стіни ліфтової шахти - наведені на рис.4. Пунктиром показані відповідні величини, визначені з урахуванням повзучості.

Рис.4. Умовні позначення: без врахування повзучості; з урахуванням повзучості; по Дроздову П.Ф.

Висновки

1. Отримані основні рівняння і розроблена методика розрахунку прямокутних збірно-монолітних залізобетонних кесонних перекриттів з урахуванням повзучості матеріалу. Перекриття розглядаються як ґратчасті системи, зібрані з двох ортогональних систем паралельних балок або з трьох систем балок, які утворюють трикутні кесони.

Розглянутий випадок тривалої дії рівномірно-розподіленого навантаження. Попереднє напруження балок одного з напрямків враховується розподіленими осьовими силами і згинальними моментами на ортогональних до цих балок краях перекриття.

2. При тривалій дії навантаження прогини розглянутих кесонних перекриттів суттєво збільшуються. Це підтверджує необхідність обов'язкового врахування повзучості при розрахунку таких конструкцій по другій групі граничних станів.

Внаслідок повзучості матеріалу має місце перерозподіл зусиль. В прямокутному перекритті з квадратними кесонами згинальні моменти My збільшується на 4-20%, а моменти Mx і Mxy зменшуються на 2-6%. В перекритті з трикутними кесонами моменти My збільшується на 1-5%, моменти Mx зменшуються на 1-5%, а Mxy зменшуються на 1-6%.

3. Наведені основні рівняння для розрахунку плоских і просторових несучих систем багатоповерхових будинків на основі дискретно-континуальної моделі. Порядок системи лінійних інтегро-диференціальних рівнянь, записаних відносно нормальних зусиль і бімоменту, визначається кількістю вертикальних швів (в'язів зсуву), що об'єднують стовпи в єдину систему. В цих рівняннях додатково враховується повзучість матеріалу стовпів і в'язів зсуву.

4. Запропоновані автором методики розрахунку реалізовані в програмному забезпеченні для персональних комп'ютерів, що дозволяє виконувати розрахунок кесонних перекриттів, а також вертикальних несучих систем багатоповерхових будинків з урахуванням повзучості матеріалу.

Програма АВТОРЯД-ТУРБО ПАСКАЛЬ дозволяє виконати розрахунок достатньо складних систем з незначними затратами машинного часу.

5. Встановлено, що вертикальні несучі конструкції десяти-дванадцяти поверхових будинків, запроектовані в відповідності з будівельними нормами, в результаті їхньої просторової роботи володіють значними запасами міцності і жорсткості. Практично всі стовпи працюють в пружній стадії без тріщин; найбільш навантаженими елементами будинку є перемички і крайні простінки зовнішніх стін.

6. Розрахунки показують, що значна частина зовнішнього згинального моменту (20-70%) від дії на будинок горизонтального навантаження сприймається завдяки нормальним силам в стовпах, які виникають в результаті роботи в'язів зсуву.

7. При тривалій дії навантаження прогини верху розглянутого будинку збільшуються в 2,5 рази, кут закручування - на 20%, нормальні зусилля і згинальні моменти практично не змінюються, а бімомент зменшується на 30%. Це підтверджує необхідність врахування повзучості при розрахунку будинків, принаймні, по другій групі граничних станів.

Основні положення дисертації опубліковані в наступних статтях

1. Яременко А.Ф, Фарадж Баасар. Расчет несущих систем многоэтажных зданий с учетом ползучести: Зб. наук. ст. "Проблеми теорії і практики залізобетону" - Полтава: ПДТУ, 1997 - С. 489-491.

2. Яременко А.Ф, Фарадж Баасар. О расчете пространственных несущих систем многоэтажных зданий: Зб. наук. ст. "Актуальні проблеми водного господарства", том 3. - Рівне: УДАВГ, 1997 - С. 109-112.

3. А.Ф. Яременко, Фарадж Баасар. Ползучесть в конструкциях многоэтажных зданий. Сб. науч. трудов. "Ползучесть в конструкциях" - Одесса: ОГАСА, 1998 - С. 119-124.

4. А.Ф. Яременко, Фарадж Баасар. Расчет упруговязких несущих конструкций многоэтажных зданий на основе дискретно-континуальной модели. "Строительные конструкции, строительные материалы, инженерные системы, экологические проблемы" Одесса: ОГАСА, 1998 - С. 21-23.

5. Фарадж Баасар. Расчет перекрытий с треугольными кессонами. Сб. науч. трудов. "Гидротехнические сооружения. Морские и речные порты", выпуск 2.-Одесса: ОГАСА, 1999 - С. 49-50.

6. Фарадж Баасар. Расчет сборно-монолитных кессонных перекрытий. Сб. науч. трудов."Композиційні матеріали для будівництва" Макеевка: Вестник ДГАСА, 1998 №99-2(16) - С. 34-39.

7. Яременко О.Ф. Фарадж Баасар. Розрахунок залізобетонних перекриттів з урахуванням повзучості бетону. Зб. наук. праць "Ресурсоекономні матеріали конструкції, будівлі та споруди" випуск 2. - Рівне: УДАВГ, 1999 - С. 188-192.

8. Bohdan Hnidets, Alexander Yaremenko, Faraj Baather. Approximate methods of rc caisson floor calculations taking into account concrete creep: XLI konferencja KOMITETU INYNIERII LADOWEJ I WODNEJ PAN KOMITETU AUKI PZITB, tom 8. - Krakw - Krynica, 1996 - str. 29-36.

Особиста участь здобувача в статях [1]-[4] - методика врахування повзучості матеріалу в конструкціях багатоповерхових будівель; програмне забезпечення для розрахунку просторових несучих систем багатоповерхових будівель а в статті [8], [6] - основні рівняння розрахунку прямокутних збірно-монолітних залізобетонних кесонних перекриттів з трикутними кесонами з урахуванням повзучості матеріалу; результати розрахунку перекриттів з квадратними і трикутними кесонами.

Анотація

Фарадж Мухаммед Хуссейн Баасар. Розрахунок несучих систем багатоповерхових будинків з урахуванням повзучості - рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.23.17 - Будівельна механіка - Київський національний університет будівництва та архітектури, Київ, 1999.

Дисертація присвячена розвитку методик розрахунку несучих конструкцій багатоповерхових будинків - попередньо-напружених збірно-монолітних кесонних перекриттів, плоскопаралельних і просторових багатов'язних вертикальних несучих систем з урахуванням повзучості.

Отримані рівняння, розроблені методики і програмне забезпечення для визначення зусиль і переміщень. Підтверджена адекватність і ефективність дискретно-континуальної розрахункової моделі, застосування якої дозволяє розглядати будинок як єдину просторову систему з урахуванням реологічних властивостей матеріалу конструкцій.

Виконаний аналіз напружено-деформованого стану конструкцій і перерозподілу зусиль внаслідок повзучості.

Розроблене для персональних комп'ютерів програмне забезпечення використовується в дипломному проектуванні.

Ключові слова: багатоповерховий будинок, несучі системи, кесонні перекриття, дискретно-континуальна модель, зусилля, переміщення, повзучість, програмне забезпечення.

The summary

Faraj Mohammed Hussein Ba'ther. Account of carrying systems of multi-storey buildings taking into account concrete creep - manuscript.

Thesis submitted for degree of the candidate of engineering science on a speciality 05.23.17 - Structural mechanics - The Kyiv National University of Construction and Architecture, Kyiv, 1999.

The thesis is devoted to the technique of computation of carrying constructions of multi-storeyed buildings, prestressed prefabricated - monolithic caisson overlappings, plane-parallel and spatial multiply connected vertical carrying systems with regard for creeping.

The equations are obtained. The techniques and software for the definition of forces and displacements are developed. The adequacy and effectiveness discrete - continual calculated model is confirmed, which application allows considering a building as a uniform spatial system with regard for rheological properties of construction material.

The analysis of the stress-strained state of constructions and redistribution of forces due to creeping is carried out.

The software, developed for personal computers, is used in graduation thesis work.

Key words: a multi-storeyed building, carrying a system, caissons overlapping, discrete - continual model, force, displacement, creeping, software.

несучий будинок деформований повзучість

Аннотация

Фарадж Мухаммед Хуссейн Баасар. Расчет несущих систем многоэтажных зданий с учётом ползучести материала - рукопись.

Диссертация на соискание учёной степени кандидата технических наук по специальности 05.23.17 - Строительной механики - Киевский национальный университет строительства и архитектуры, Киев, 1999.

Диссертация посвящена развитию методик расчета несущих конструкций многоэтажных зданий - предварительно-напряженных сборно-монолитных кессонных перекрытий, плоскопараллельных и пространственных многосвязных вертикальных несущих систем с учётом ползучести материала.

Получены уравнения, разработаны методики определения усилий (изгибающие моменты Mx, My и крутящий момент Mxу) и прогибов (по направлениям x и y) предварительно - напряженных сборно-монолитных кессонных перекрытий с квадратными и треугольными кессонами. Перекрытия рассматриваются как решетчатые системы, состоящие из двух ортогональных систем параллельных балок, либо из трех систем балок, образующих треугольные кессоны. Рассмотрен случай длительного действия равномерно-распределенной нагрузки. Предварительное напряжение балок одного из направлений учитывается распределенными осевыми силами и изгибающими моментами на ортогональных к этим балкам краях перекрытия.

При длительном действии нагрузки прогибы кессонных перекрытий заметно увеличиваются. Это подтверждает необходимость обязательного учета ползучести при расчёте таких конструкций по второй группе предельных состояний.

Несущие системы многоэтажных зданий могут быть схематизированы различными расчетными моделями: дискретными, континуальными или дискретно-континуальными. Сохраняя простоту и очевидность дискретной модели, последняя модель для упругих систем приводит к необходимости решения систем дифференциальных уравнений сравнительно невысокого порядка. Применение указанной модели целесообразно и для расчета многоэтажных рам, поскольку полученные при этом результаты отличаются от полученных классическими методами (методом сил или методом конечных элементов) на величину, допустимую в инженерных расчетах.

Приведены основные уравнения для расчета пространственных несущих систем многоэтажных зданий на основе дискретно-континуальной модели. Порядок разрешающей системы линейных интегро-дифференциальных уравнений, записанных относительно нормальных усилий в столбах и бимомента, определяется количеством вертикальных швов (связей сдвига), объединяющих столбы в единую систему. В этих уравнениях дополнительно учитывается ползучесть материала столбов и связей сдвига. Подтверждена адекватность и эффективность дискретно-континуальной расчетной модели, применение которой позволяет рассматривать здание как единую пространственную систему с учётом реологических свойств материала конструкций.

Выполнен анализ напряженно-деформированного состояния конструкций и перераспределения усилий вследствие ползучести. Расчеты показывают, что значительная часть внешнего изгибающего момента от действия на здание горизонтальной нагрузки воспринимается благодаря нормальным силам в столбах, возникающим в результате работы связей - перемычек.

Установлено, что несущие конструкции десяти-двенадцатиэтажных зданий проектируемые в соответствии со строительными нормами, в результате их пространственной работы, обладают значительными запасами прочности и жесткости. Практически все столбы работают в упругой стадии без трещин; наиболее нагруженными элементами здания являются перемычки и крайние простенки наружных стен.

Вследствие ползучести материала рамы усилия, вызванные осадкой опоры существенно снижаются. При этом изменяется очертание эпюры изгибающих моментов. Ползучесть материала отдельных связей сдвига приводит к заметному перераспределению усилий, особенно перерезывающих усилий в проемных диафрагмах ядра жесткости

Программное обеспечение для персональных компьютеров АВТОРЯД-ТУРБО ПАСКАЛЬ, позволяет выполнить расчеты весьма сложных систем с минимальными затратами машинного времени.

Ключевые слова: многоэтажные здание, несущие системы, кессонные перекрытия, дискретно-континуальная модель, усилия, перемещения, ползучесть, программное обеспечение.

Размещено на Allbest.ru

...