Расчет оптимальной величины защитного слоя бетона колонн квадратного сечения

Анализ пространственной элементной модели колонны прямоугольного и квадратного сечения с продольным армированием при центральном сжатии. Исследование распределения интенсивности напряжений по сечению. Построение мультилинейной диаграммы деформирования.

Рубрика Строительство и архитектура
Вид статья
Язык русский
Дата добавления 29.06.2017
Размер файла 1,4 M

Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Размещено на http://allbest.ru

Расчет оптимальной величины защитного слоя бетона колонн квадратного сечения

В.А. Мурадян

Предлагается подход к расчету оптимальных значений защитного слоя бетона продольно армированных колонн, работающих при центральном сжатии. Моделирование осуществлено с использованием МКЭ - пакета Ansys при реализации пространственной конструкции и плоской модели сечения колонны.

Ряд исследований по расчету железобетонных колонн при центральном и внецентренном сжатии показал существенное включение в работу конструкции ее центральной части, в особенности при нагрузках, близких к критическим [1-6].

При этом, основываясь на анализе пространственной конечно-элементной модели колонны прямоугольного сечения с продольным армированием при центральном сжатии по характеру поведения главных напряжений и , параллельных плоскости нормального сечения колонны, убеждаемся, что сечения в средней части колонны подвержены деформации растяжения.

Характер распределения интенсивности напряжений в центральной части колонны является достаточно однородным, однако уровень напряжений зависит от положения вертикальной арматуры по сечению [7]. Это позволяет сделать вывод о возможности исследования критических усилий, воспринимаемых конструкцией, на основе анализа напряженно-деформированного стояния в плоскости центральных сечений.

Рассмотрим конечно-элементную модель плоского деформирования нормального сечения колонны в следующей постановке [8-10]:

, ,

где - область, занимаемая бетоном, - область арматуры (рис. 1),

- величина защитного слоя бетона.

На линиях задаются нормальные растягивающие распределенные усилия по закону и соответственно. На линиях , - условия симметрии деформирования сечения колонны:

, .

Рис. 1

В качестве физических параметров выбраны значения величин, представленных в таблице 1, и использованных как для пространственной, так и плоской моделей.

Таблица 1

Материал

Свойства материала

Арматура, элемент LINK8

Модуль Юнга EА, МПа

2.0е5

Коэффициент Пуассона

0.3

Расчетное сопротивление RA , МПа

400

Мультилинейная диаграмма деформирования

Деформация

Напряжение , МПа

точка 1

RA/EA

RA

точка 2

0.0025

RA

Бетон, элемент SOLID185

Модуль Юнга EB, МПа

3.25e4

Коэффициент Пуассона

0.2

Расчетное сопротивление при сжатии RB , МПа

22

Расчетное сопротивление при растяжении RBt , МПа

1.8

Мультилинейная диаграмма деформирования

Деформация

Напряжение , МПа

Сжатие

точка 1

0.6*RB/EB

0.6 RB

точка 2

0.002

RB

точка 3

0.0035

RB

Растяжение

точка 1

0.6* RBt /EB

0.6 RBt

точка 2

0.002

RBt

точка 3

0.0035

RBt

Бетон, элемент SOLID65

Модуль Юнга EB, МПа

3.25e4

Коэффициент Пуассона

0.2

Расчетное сопротивление на сжатие RB , МПа

22

Расчетное сопротивление на растяжение RBt , МПа

1.8

Коэффициент передачи касательных напряжений для открытой трещины

0.1

Коэффициент передачи касательных напряжений для закрытой трещины

0.9

Предельная прочность при двухосном растяжении

1.2 RB

Предельная прочность при двухосном сжатии, наложенном на гидростатическое напряжение

1.45 RB

Предельная прочность при одноосном сжатии, наложенном на гидростатическое напряжение

1.725 RB

колонна сечение напряжение сжатие

Для плоской модели сечения считаем уровень прикладываемых нагрузок соответствующим линейному участку деформирования среды без учета пластических деформаций и процессов трещинообразования. Исходя из этого, при реализации МКЭ модели сечения использованы плоские 8-узловые элементы Plane82 [8] с двумя поступательными степенями свободы в каждом узле. Характер разбиения сечения конечными элементами представлен на рис. 2 с использованием локальной системы координат и зеркальном отражении области для полного представления сечения колонны.

Рис. 2 Сетка конечных элементов

Для выбора характера прикладываемой нагрузки рассмотрены перемещения в среднем сечении колонны пространственной модели при уровне вертикального сжимающего усилия 0.7 от критического. Модуль вектора перемещений в сечении близок аналогичной величине смещения при плоской деформации при равномерном распределении нагрузки . Близость диаграмм распределения перемещений по сечению позволила сделать вывод о возможности рассмотрения случая постоянных усилий .

Дальнейшее исследование по выбору оптимального положения арматуры по сечению колонны основывалось на анализе интенсивности напряжений в зависимости от величины защитного слоя бетона

.

В качестве основного варианта использован случай выбора геометрических параметров модели: м. Установлено, что основными влияющими факторами на распределение интенсивности напряжений в сечении являются: соотношение модулей упругости бетона и арматуры, а также коэффициент Пуассона бетона, в основном определяющий характер сжимаемости материала сечения.

Установлено, что наиболее чувствительной характеристикой к изменению положения арматуры является концентрация напряжений вблизи границы раздела арматуры и бетона. Величина , Па на поверхности арматуры от параметра , м выведена на рис. 3.

Рис. 3. Распределение , Па от параметра .

Отметим, что минимальное значение полученной характеристики соответствует значению м и по сути определяет максимальный уровень критического усилия, приводящего к разрушению конструкции. Полученное значение соответствует анализу задачи в пространственной постановке по расчету критических усилий при нелинейном деформировании среды с учетом явлений трещинообразования и дробления бетона.

Литература

1. Мурадян В.А., Маилян Д.Р. Железобетонные стойки с заглубленными продольными стержнями без поперечного армирования // Расчет и проектирование железобетонных конструкций. - Ростов-на-Дону: РГСУ, 2009 - С. 94-95.

2. Мурадян В.А., Маилян Д.Р. Устойчивость арматурных стержней в сжатой железобетонной колонне // Строительство 2010. Материалы научно-практической конференции. - Ростов-на-Дону: 2010 . - С.40-42.

3. Кургин К.В., Маилян Д.Р. Работа керамзитофибробетонных колонн при повторных нагрузках [Электронный ресурс] // «Инженерный вестник Дона», 2012, №1. - Режим доступа: http://www.ivdon.ru/magazine/archive/n1y2012/738 (доступ свободный) - Загл. с экрана. - Яз. рус.

4. Мурадян В.А., Маилян Д.Р. К методике расчета железобетонных внецентренно сжатых колонн // «Инженерный вестник Дона», 2012, №4. - Режим доступа: http://www.ivdon.ru/magazine/archive/n4p2y2012/1333 (доступ свободный) - Загл. с экрана. - Яз. рус.

5. Маилян Д.Р., Несветаев Г.В. О несущей способности колонн из высокопрочных самоуплотняющихся бетонов // Бетон и железобетон в третьем тысячелетии. Материалы научно-практической конференции. - Махачкала: 2010. - С.47-49.

6. Маилян Д.Р., Резван И.В. Несущая способность бетонного ядра трубобетонных колонн // Вестник Майкопского государственного технического университета. -Майкоп: 2011. - С. 14-19.

7. Шиляева О.В., Хунагов Р.А., Блягоз А.М.Моделирование устойчивости железобетонной панели// Новые технологии. - 2012. - Вып. 3. - С. 114-119.

8. ANSYS, Inc. Theory Reference: ANSYS Release 9.0. - С.14-203.

9. Mkrtchyan A., Akcenov V., Mailyan. Experimental study of the structural properties of high-strength concrete // 5th International Scientific Conference “European Applied Sciences: modern approaches in scientific researches”:Papers of the 5th International Scientific Conference. August 26-27. - Stuttgart, Germany. - 2013. - 164 p.

10. Mkrtchyan A., Akcenov V., Mailyan. Experimental study of reinforced concrete columns of high-strength concrete // “Applied Sciences and technologies in the United States and Europe: common challenges and scientific findings”: Papers of the 2nd International Scientific Conference (September 9-10, 2013). Cibunet Publishing. - New York, USA. - 2013. - 242 p.

Размещено на Allbest.ru

...

Подобные документы

  • Определение внецентренно сжатых элементов прямоугольного сечения с арматурой, приведенной к равномерно распределенной. Построение схемы усилий и эпюра напряжений во внецентренно сжатых элементах двутаврового сечения. Расчет площади сжатой зоны бетона.

    реферат [194,4 K], добавлен 26.10.2022

  • Способы обеспечения геометрической неизменяемости зданий. Защемление стоек каркаса. Обеспечение пространственной геометрической неизменяемости покрытий. Колонны сплошного сечения. Узлы защемления клеедощатых колонн в фундаменте. Расчет решетчатых колонн.

    лекция [5,8 M], добавлен 24.11.2013

  • Оценка физического износа кровли и слоя утеплителя. Определение восстановительной, остаточной стоимости и морального износа здания. Расчет несущей способности железобетонной балки прямоугольного профиля с одиночным армированием по нормальному сечению.

    практическая работа [36,9 K], добавлен 27.08.2012

  • Компоновка балочной клетки, определение погонной нагрузки, максимальных внутренних усилий, подбор сечения балки железобетонного настила. Расчет колонны сплошного сечения, анализ нагрузки, действующей на колонну. Проверка напряжений и прочности траверсы.

    курсовая работа [1,9 M], добавлен 03.01.2017

  • Расчет настила, балки составного сечения. Сбор нагрузок, компоновка сечения, проверка по второму предельному состоянию. Изменение сечения балки по длине. Соединение поясов со стенкой. База колонны с траверсой и консольными ребрами, расчет оголовка.

    курсовая работа [799,2 K], добавлен 22.10.2013

  • Компоновка поперечной рамы. Расчет крайней колонны прямоугольного сечения. Конструирование двускатной балки покрытия. Определение потерь предварительного напряжения арматуры. Проверка трещиностойкости и прочности колонны в стадиях подъема, монтажа.

    курсовая работа [423,7 K], добавлен 02.09.2015

  • Динамическая прочность бетона при сжатии и при растяжении. Чувствительность к скорости деформирования. Исследование напряженно-деформированного состояния несущих железобетонных конструкций зданий и сооружений при действии динамических нагрузок.

    реферат [1,4 M], добавлен 29.05.2015

  • Определение усилий в сечениях ригеля от расчетных нагрузок в табличной форме. Проверка принятой высоты сечения. Построение эпюры арматуры. Расчетные схемы и длины колонн. Расчет сборных элементов колонн резервуара на усилия в период транспортирования.

    курсовая работа [774,6 K], добавлен 26.02.2013

  • Компоновка балочной клетки. Подбор сечения балок настила. Определение массы балок настила. Проверка прочности и жесткости подобранного сечения. Расчетная схема, нагрузки, усилия. Подбор сечения центрально-сжатой колонны. Расчет поясных швов главной балки.

    курсовая работа [912,0 K], добавлен 06.05.2012

  • Расчет железобетонных колонн поперечника одноэтажной рамы промышленного здания по несущей способности. Проверка прочности колонны при съёме с опалубки, транспортировании и монтаже. Определение эксцентриситетов приложения продольных сил и сечения арматуры.

    курсовая работа [589,9 K], добавлен 27.10.2010

  • Геометрические характеристики фермы. Данные для подбора сечения рабочего настила механических мастерских. Расчет неразрезного прогона. Статический расчет фермы. Подбор элементов сечения. Конструирование узловых соединений. Особенности расчета колонны.

    курсовая работа [1,9 M], добавлен 02.12.2014

  • Сравнение вариантов балочной клетки. Проверка общей устойчивости балки. Проектировании центрально-сжатых колонн. Определение расчетной силы давления на фундамент с учетом веса колонны. Подбор сечения балки. Расчет сварной главной балки балочной клетки.

    курсовая работа [569,4 K], добавлен 10.10.2013

  • Химический состав стали С345. Расчет плоского настила. Определение расчетных усилий и назначение схемы. Подбор сечения главной балки, конструирование опорного узла. Компоновка сечения сплошной колонны, расчет базы. Особенности конструирования оголовка.

    курсовая работа [1,2 M], добавлен 04.03.2013

  • Расчетная схема, нагрузки и усилия, подбор сечения балки настила, проверка ее прочности и жесткости. Расчет геометрических характеристик поперечного сечения. Расчет планок колонны. Проверка общей и местной устойчивости главной балки, ее крепления к стене.

    курсовая работа [1,1 M], добавлен 20.12.2013

  • Компоновка поперечного сечения панели. Сбор нагрузок на панель. Определение внутренних усилий. Приведенные геометрические характеристики поперечного сечения. Проверка сечения панели. Расчет и проектирование трехшарнирных рам из прямоугольных элементов.

    курсовая работа [969,7 K], добавлен 07.08.2013

  • Компоновка и выбор схемы балочной клетки. Подбор сечения балок, расчет стального листового настила. Расчетная схема, нагрузки и усилия главной балки, соединение поясных листов со стенкой. Расчет и конструирование колонны, компоновка и подбор сечения.

    курсовая работа [343,9 K], добавлен 08.07.2012

  • Расчет и конструирование балочной клетки: компоновка и выбор варианта, определение крепления настила. Подбор и проверка сечения главной балки, изменение сечения поясов. Расчет параметров и конструирование колонны, ее базы и оголовки, расчетной длины.

    курсовая работа [1,5 M], добавлен 07.08.2013

  • Выбор схемы балочной клетки, расчет настила. Проектирование и расчет главных балок, проверка прочности и общей устойчивости. Проектирование и расчет колонн. Определение продольной силы в колонне, выбор типа сечения. Расчет оголовка и базы колонны.

    курсовая работа [928,8 K], добавлен 12.02.2011

  • Расчет стального настила. Компоновка балочной клетки и выбор варианта для детальной разработки. Подбор сечения главной балки, изменение ее сечения по длине. Проверка общей устойчивости балки. Конструирование и расчет планок, базы и оголовка колонны.

    курсовая работа [410,6 K], добавлен 28.04.2011

  • Методы расчёта стального настила и балки настила. Сбор нагрузок на главную балку и изменение ее сечения. Расчет соединения поясов со стенкой. Проверки местной устойчивости элементов балки. Расчет центрально сжатой колонны: сплошного и сквозного сечения.

    курсовая работа [3,0 M], добавлен 04.10.2010

Работы в архивах красиво оформлены согласно требованиям ВУЗов и содержат рисунки, диаграммы, формулы и т.д.
PPT, PPTX и PDF-файлы представлены только в архивах.
Рекомендуем скачать работу.