Размещено на http://www.allbest.ru/

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени

кандидата технических наук

Сопротивление сжатию гибких элементов монолитного железобетонного каркаса

Специальность 05.23.01 "Строительные конструкции, здания и сооружения"

Беликов Николай Александрович

Москва 2008

Работа выполнена в Государственном образовательном учреждении высшего профессионального образования Московском государственном строительном университете.

Научный руководитель: доктор технических наук, профессор Паньшин Лев Львович

Официальные оппоненты: доктор технических наук, доцент Мамин Александр Николаевич

кандидат технических наук, старший научный сотрудник Аншин Лев Залманович

Ведущая организация: Научно-исследовательский, проектно-конструкторский и технологический институт бетона и железобетона имени А.А. Гвоздева филиал ФГУП "НИЦ "Строительство" (НИИЖБ)

Защита состоится “_____” декабря 2008 г. в ____ часов на заседании диссертационного совета Д 212.138.04 при ГОУВПО Московском государственном строительном университете по адресу: Москва, Ярославское шоссе, 26, зал заседаний Ученого совета.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ГОУВПО Московского государственного строительного университета по адресу: Москва, Ярославское шоссе, 26.

Автореферат разослан “____" ___________ 2008 г.

Ученый секретарь диссертационного совета к. т. н., доцент Каган П.Б.

Основное содержание исследования

В исследовании использовались диаграммный метод анализа напряженно-деформированного состояния сечения, метод перемещений, метод последовательных приближений, методы математической статистики при обработке результатов эксперимента.

Научная новизна работы.

· разработаны методика и оригинальный алгоритм расчета гибких внецентренно сжатых колонн в составе несущей системы здания;

· в разработанном алгоритме удалось совместить два инженерных подхода по расчету конструкций - современный подход к оценке жесткости на основе диаграммного метода расчета нормальных сечений железобетонных конструкций и метод строительной механики - метод перемещений;

· расчеты согласно разработанному алгоритму производятся с одновременным учетом и геометрической, и физической нелинейности;

· произведен анализ современных программно-вычислительных комплексов Лира и SCAD на предмет реализации в них нелинейных расчетов, а также сравнительная оценка результатов расчета в программах с результатами согласно разработанному методу и согласно современным нормам.

Достоверность результатов исследований основывается на сопоставлении теоретических результатов с экспериментальными, полученными при испытаниях внецентренно сжатых колонн.

Практическая значимость исследований.

Разработанный метод позволяет анализировать действительную работу гибких железобетонных колонн с учетом влияния:

1. нелинейных свойств железобетона;

2. продольного изгиба;

3. работы "смежных" с колонной конструкций (плиты перекрытия, ригели, фундамент);

Кроме этого, произведена сравнительная оценка результатов расчета, полученных с помощью современных вычислительных комплексов Лира и SCAD.

Внедрение исследований.

Основные результаты исследований использованы ООО "ПСК "АТРИУМ" при разработке вертикальных несущих железобетонных конструкций в рабочих проектах зданий бизнес-центра с многофункциональным торгово-выставочным залом в г. Серпухов Московской области на пересечении улицы Ворошилова и улицы Джона Рида, бизнес-центра с торгово-развлекательным комплексом по адресу: Московская область, г. Видное, ПЛК в пойме р. Битца.

Апробация работы и публикации.

Основные положения и результаты диссертации докладывались на семинарах кафедры "Железобетонных и каменных конструкций" Московского Государственного Строительного Университета, а также на юбилейной научно-технической конференции преподавателей факультета ПГС (г. Москва,19 апреля 2006 года)

По теме диссертации опубликованы две статьи, в том числе одна статья в рецензируемом журнале.

На защиту выносятся:

1. Разработанный метод анализа действительной работы внецентренно сжатых гибких железобетонных колонн в составе несущей системы здания с учетом физической и геометрической нелинейности.

2. Результаты расчетов, полученных с помощью разработанного алгоритма расчета, а также оценка достоверности и надежности разработанного метода путем сопоставления полученных результатов с экспериментальными, а также с результатами, полученными с помощью современных вычислительных комплексов.

3. Выявленные факторы, влияющие на работу железобетонных колонн, на основе результатов расчета ряда колонн по разработанной методике.

Структура и объем диссертации.

Диссертация состоит из введения, пяти глав, общих выводов, библиографического списка и двух приложений. Общий объем диссертации - 125 машинописных страниц. Список литературы включает 100 наименований, в том числе 8 источников иностранных авторов. Работа содержит 13 таблиц и 45 рисунков.

Содержание работы

гибкий элемент монолитный железобетонный каркас

Во введении обоснована актуальность темы исследования, сформулированы цель и задачи исследования, определены научная новизна и практическая значимость работы.

В первой главе изложено состояние вопроса, дан обзор литературных источников, посвященных изучению работы гибких сжатых конструкций из железобетона, а также приведен обзор некоторых современных вычислительных комплексов.

Первые попытки расчета несущей способности сжатых элементов были осуществлены в 1899 году Риттером. Позже, в 1902 году Консидером были произведены первые опытные исследования сжатых элементов с различным армированием. В начале ХХ века Карпентером, Кристенсеном, Лондоном, Макмилланом и другими учеными были произведены также первые экспериментальные и теоретические исследования внецентренно сжатых колонн.

В СССР в 30-х годах А.Ф. Лолейтом была предложена теория расчета, основанная на принципе предельного равновесия.

Исследования М.С. Боришанского в 1935-1936 г. г. внецентренно сжатых коротких и гибких железобетонных колонн удостоверили правильность подхода по расчету внецентренно сжатых колонн по стадии разрушения. Созданная на базе этих исследований методика расчета просуществовала довольно долгое время.

С 1955 года в нашей стране был создан и применяется до сих пор метод расчета конструкций по предельным состояниям, который был положен в основу норм проектирования бетонных и железобетонных конструкций. Экспериментальные и теоретические исследования К. Э Таля, Е. А Чистякова и других стали базой для разработки основы теории расчета стержневых железобетонных элементов с учетом различных факторов. Основы этих исследований с учетом некоторых поправок легли в существующие нормы и правила в разделы по расчету сжатых железобетонных элементов.

В 60-е годы большое количество исследований было проведено В.М. Бондаренко. Исследования ученого были направлены на изучение нелинейной работы железобетона и устойчивости железобетонных элементов. Позже Н.Н. Попов, Б.С. Расторгуев, В.И. Пугачев, Г.А. Гениев, Ю.П. Гуща, Л.Л. Лемыш, В.Я. Сухман, В.Н. Байков, С.В. Горбатов, Л.Л. Паньшин, А.Ф. Остапенко, Л.Л. Лемыш, С.В. Бабич и другие также в своих трудах исследовали нелинейную работу железобетона, в том числе, в стадиях близких к разрушению. Для исследования работы и расчета внецентренно сжатых элементов из железобетона предлагались к использованию различного вида диаграммы состояния бетона и арматуры. В некоторых работах присутствовала критика существующих норм из-за того, нормативные документы перенасыщены эмпирическими зависимостями, в результате чего они потеряли ясный физический смысл и универсальность, а также применяемые зависимости стали очень громоздкими. Кроме того, существовавшие методы расчета не могли дать ответа на ряд сложных задач, возникающих при проектировании.

Современные нормы (СП 52-101-2003) требуют расчета внецентренно сжатых железобетонных элементов по деформированной схеме. При расчете внецентренно сжатых элементов, как и в предыдущих нормах, необходимо учитывать влияние прогиба путем расчета по деформированной схеме (геометрическая нелинейность), однако допускается для упрощения проводить расчет по недеформированной схеме, учитывая при гибкости влияние прогиба на его прочность путем умножения начального эксцентриситета на коэффициент продольного изгиба з, учитывающий ряд факторов.

Физическую нелинейность в нелинейном расчете предлагается учитывать с помощью одной из двух диаграмм состояния бетона (билинейной и трилинейной) и билинейной диаграммой состояния арматурной стали. Предлагаемая в проекте нового Свода Правил криволинейная диаграмма состояния бетона с ниспадающей ветвью, наиболее полно описывающая работу бетона и присутствующая в европейских нормах, в окончательную редакцию отечественных норм не вошла.

В настоящее время для расчета и анализа работы конструкций используются программно-вычислительные комплексы, основанные на методе конечных элементов. Расчетные модули программ позволяют вести расчет по деформированной схеме. Однако некоторые программы не учитывают физическую нелинейность конструкции, другие используют не полные диаграммы деформирования бетона и имеют недостатки в ходе выполнения итерационных расчетов.

Во второй главе приведен разработанный инженерный подход по расчету гибких внецентренно сжатых железобетонных конструкций по деформированной схеме с учетом физической нелинейности. На базе обобщения различных расчетных схем был создан универсальный расчетный модуль, в котором возможно вести расчет не отдельной стойки, а рамы в целом, с вводом в общем случае различных упругих связей (возможна установка шарнира, жесткой заделки, свободного конца и т.д.), имитирующих закрепления концов колонны. Кроме того, данный модуль предполагает наличие горизонтальных конструктивных элементов, связанных с колонной, которые имитируют ригель или плиту перекрытия с соответствующей жесткостью. Такая схема представлена на рис.1.

Расчет по деформированной схеме состоит из двух основных этапов. После подготовки исходных данных на первом этапе производится статический расчет конструкции. Для его проведения, ввиду сложности и значительной трудоемкости при ручном счете, создан расчетный модуль на IBM-совместимом компьютере. В его основу положен классический метод строительной механики - метод перемещений, в который введен ряд функций строительной механики, учитывающих продольный изгиб элементов стойки.

Рис. 1. Расчетная схема рамы

Система уравнений метода перемещений для разработанной универсальной схемы имеет следующий вид:

; (1)

r_{ij -} реакции в введенных связях от единичных перемещений (угловых и линейных) в основной системе;

R_ip - реакции в введенных связях от внешних нагрузок в основной системе.

Основная система метода перемещений представлена на рис.2. Каждая из стоек (нижняя, средняя и верхняя) разбита на 6 элементарных составляющих (далее элементов), верхний и нижний ригели разбиты на 5 элементов.

В первом приближении всем элементам схемы присваивается одинаковая начальная жесткость и в ходе решения системы уравнений определяются неизвестные z_j, с помощью которых вычисляются усилия в каждом сечении конструкции (с одной и другой стороны узла):

; (2)

M_a - результирующее усилие в сечении a;

M_aj - усилие в сечении a в основной системе от единичного перемещения z_j;

M_ap - усилие в сечении a от внешней нагрузки в основной системе.

На втором этапе расчета на основе полученных значений усилий в различных сечениях конструкции производится определение различных параметров и характеристик сечения, в том числе и жесткости сечений, на основе неупругой деформационной модели железобетона. Второй этап реализует диаграммный метод расчета нормальных сечений железобетонных конструкций. Данный подход к анализу напряженно-деформированного состояния сечений железобетонных конструкций был реализован в программах АРКАН-4 и АРКАН-ПК. В расчетном модуле при задании физико-механических характеристик арматуры и бетона используются кусочно-линейная диаграмма деформирования арматурной стали (рис.3) и нелинейная диаграмма деформирования бетона с ниспадающей ветвью (рис.4). Диаграмма деформирования бетона такого типа была принята по причине более точного и полного описания работы бетона.

Диаграммы состояния арматуры при сжатии и растяжении принимаются одинаковыми. Расчетная диаграмма растянутой арматуры описывается зависимостями:

при ; (3)

при (4)

Максимальная относительная деформация, определяющая границу пластического участка диаграммы, е_s2=0,01.

Диаграмма состояния сжатого бетона описана аналитической зависимостью согласно в виде:

; (5)

где ; (6)

(7)

Максимальные относительные деформации бетона е_b2 определяются по формуле:

(8)

Значение е_b2 соответствует напряжениям в области ниспадающей ветви диаграммы.

Рис. 2. Основная система метода перемещений

Рис. 3. Диаграмма состояния растянутой и сжатой арматуры, принятая в расчете

Рис. 4. Диаграмма состояния сжатого бетона, принятая в расчете

В конце второго этапа с помощью программ АРКАН-4 и АРКАН-ПК вычисляются различные параметры работы сечения железобетонной конструкции в различных напряженно-деформированных состояниях - деформации, напряжения и усилия в слоях бетона и рядах арматуры, кривизна, жесткость сечения, значения равнодействующих внутренних сил.

В итоге строятся необходимые для дальнейшего исследования графики "момент-жесткость". Полученные в зависимости от усилий значения жесткостей присваиваются элементам расчетной схемы и производится итерационный расчет. В каждом из последующих приближений производится корректировка жесткостей элементов согласно полученным на втором этапе расчета графикам "момент-жесткость". По этим графикам определение жесткостей элементов производится линейной интерполяцией. Элементам присваиваются жесткости, соответствующие усилиям, возникающим в их крайних сечениях (определяющие усилия - продольная сила и усредненное значение момента). Расчет производится до тех пор, пока разница в жесткостях элементов или усилиях в различных сечениях конструкции не будет превышать заданной погрешности расчета. Обычно на практике достаточно 2-3 итераций для получения достоверного результата. По окончании расчета определяются возникающие от внешних воздействий усилия и перемещения в различных сечениях конструкции.

В третьей главе диссертационной работы для проверки разработанного метода были осуществлены деформационные расчеты гибких железобетонных колонн, которые испытывались Е.А. Чистяковым и К.Э. Талем, а также В.А. Дзюбой. Для анализа были выбраны колонны, различные по армированию м=0.5%.3.8%, по эксцентриситету приложенной продольной силы , по гибкости . Расчеты колонн проводились с помощью разработанного метода, а также с помощью программно-вычислительного комплекса Лира 9.2 с целью выявления наиболее точного подхода.

В диссертации использовались данные экспериментов Е.А. Чистякова и К.Э. Таля по 8, 10, 11, 12, 15, 17, 23, 28 сериям колонн. В опыте испытывались колонны сечением 240х150мм и 240х100мм, длиной 4.5м, продольное армирование образцов состояло из 4-х стержней арматуры, установленных в углах сечения, арматура образцов различных классов с R_s=2600ч4260 кгс/см², бетон образцов призменной прочности 123 - 390 кгс/см².

Колонны испытывались по "основной схеме", то есть шарнирно закрепленные колонны нагружались продольной силой по концам элемента с равными и одинаково направленными эксцентриситетами.

Кроме того, в диссертации использовались данные экспериментов В.А. Дзюбы по всем сериям испытанных колонн. В опыте В. А Дзюбы испытывались 6 колонн сечением 120х120мм, длиной 1640 мм, продольное армирование образцов состояло из 4-х стержней арматуры диаметром 12мм, установленных в углах сечения, арматура образцов класса А-III, бетон образцов призменной прочности 14 МПа.

Расчетная схема колонн представляет собой стойку, шарнирно закрепленную по концам, загруженную продольной осевой нагрузкой и поперечной нагрузкой приложенной в третях длины стойки.

В процессе испытаний производился замер продольных деформаций бетона и арматуры, а также измерялись перемещения некоторых точек оси колонн с помощью установленных прогибомеров.

После проведения расчетов был сделан сравнительный анализ результатов расчета (теоретических результатов) с результатами эксперимента. Основным показателем для сопоставления в диссертации был принят прогиб в середине стоек.

Кроме того, в третьей главе был осуществлен расчет испытанных колонн с помощью программного комплекса Лира 9.2 с соответствующим сравнением с опытными данными и статистическим анализом.

Расчет проводился с учетом как физической, так и геометрической нелинейности.

Нелинейный расчет производился шагово-итерационным методом с автоматическим определением шага.

В расчетной схеме использовались конечные элементы КЭ-410 (универсальный пространственный стержень с учетом геометрической и физической нелинейности).

Для экспериментов вычислены средние абсолютные и относительные погрешности, а также интервалы изменяемости погрешностей.

Сходимость результатов эксперимента, проведенного К.Э. Талем и Е.А. Чистяковым, с результатами расчета по разработанной методике является удовлетворительной. Для вычисленных прогибов средняя относительная погрешность расчета по разработанной методике составляет , доверительный интервал , для вычисленных изгибающих моментов средняя относительная погрешность составляет , доверительный интервал . Сходимость результатов эксперимента, проведенного В.А. Дзюбой, с результатами расчета по разработанной методике является также удовлетворительной. Для вычисленных прогибов средняя относительная погрешность расчета по разработанной методике составляет , доверительный интервал , для вычисленных изгибающих моментов средняя относительная погрешность составляет , доверительный интервал .

Статистическая обработка результатов эксперимента, проведенного К.Э. Талем и Е.А. Чистяковым, показала, что точность результатов, полученных с помощью расчета по разработанной методике значительно выше, чем с помощью программы Лира 9.2 Для прогибов средняя относительная погрешность расчета с помощью программы Лира 9.2 составляет с доверительным интервалом . Для изгибающих моментов средняя относительная погрешность этого расчета - с доверительным интервалом .

Сравнение результатов расчета колонн, испытанных В.А. Дзюбой, с помощью программно-вычислительного комплекса Лира 9.2 также показало, что точность результатов, полученных с помощью расчета по разработанной методике выше, чем с помощью программы Лира 9.2 Для прогибов средняя относительная погрешность расчета с помощью программы Лира 9.2 составляет с доверительным интервалом . Для изгибающих моментов средняя относительная погрешность этого расчета - с доверительным интервалом .

Очевидно, что сходимость результатов, полученных с помощью разработанного метода выше, чем с помощью расчета в Лире не только в стадиях, близких к разрушению (80% от разрушающей нагрузки), но и на протяжении всего цикла нагружения и работы конструкции.

Основываясь на разработанном расчетном методе, изложенном во второй главе, в четвертой главе диссертации было проведено исследование действительной работы гибких внецентренно сжатых железобетонных колонн, а также сравнение результатов расчета колонн по итогам исследования с результатами, полученными с помощью расчета согласно существующим нормативным документам. В численном эксперименте для изучения влияния гибкости на работу конструкции проводился расчет колонн с гибкостью и , где - приведенная длина колонны нижнего "этажа" (), - высота сечения колоны. Помимо гибкости, в численном эксперименте учитывалось влияние на работу конструкции и другого важного конструктивного параметра - армирования. Были проведены расчеты колонн двух типов по степени армирования - 0,785% (4Ш20 A-III для сечения 40х40см) и 3,14% (4Ш40 A-III для сечения 40х40см).

Расчет производился как на расчетные, так и на нормативные нагрузки. Кроме того, в численном эксперименте помимо расчета на действие кратковременных нагрузок был осуществлен расчет на действие длительных нагрузок.

В исследовании была принята расчетная схема, представленная на рис.5.

* Силы N1, N2, N3 действуют по оси стойки

Рис.5. Расчетная схема колонны, принятая в численном эксперименте

Для сравнения результатов в численном эксперименте помимо неупругого расчета (с учетом физической и геометрической нелинейности одновременно) были произведены следующие расчеты колонн:

1) расчет только с учетом геометрической нелинейности;

2) расчет только с учетом физической нелинейности;

3) полностью упругий расчет.

Жесткостные характеристики сечений колонн для полностью упругого расчета и расчета только с учетом геометрической нелинейности определялись согласно СП 52-101-2003.

В численном эксперименте для всех исследуемых колонн были подсчитаны критические силы и соответственно коэффициенты продольного изгиба.

В качестве сравниваемых параметров в численном эксперименте приняты моменты - соответственно в верхнем, среднем и нижнем сечениях нижней стойки, а также прогиб в среднем сечении нижней стойки.

В ходе численного эксперимента было рассчитано 30 колонн (различных по армированию, гибкости, типу нагрузки и ее длительности). В процессе сравнения результатов расчета по разработанной методике с результатами, которые были получены согласно действующим нормативным документам, установлено, что полученные результаты имеют достаточно большие расхождения (до 50% и более) при продольных силах, близких к условным критическим.

В пятой главе диссертационной работы был проведен анализ современных расчетных компьютерных программ, таких как LIRA 9.2 и Structure CAD R11.1 на предмет реализации в них расчета по деформированной схеме с учетом и без учета нелинейных свойств железобетона.

Результаты, полученные расчетами в программах, основанных на методе конечных элементов, сравнивались с результатами, полученными по итогам численного эксперимента.

Расчетная схема конструкции, а также остальные исходные данные приняты такими же, как и в численном эксперименте.

В программно-вычислительном комплексе SCAD R11.1 помимо упругого расчета возможен и нелинейный расчет. Данный тип расчета позволяет учитывать геометрическую нелинейность работы конструкции. В расчетной схеме использовались конечные элементы КЭ-302 (универсальный пространственный стержень с учетом геометрической нелинейности).

Особенностью расчета является то, что для задания исходных параметров в расчетном модуле программы использовалось численно-параметрическое задание жесткости сечений элементов. Для определения и задания жесткостных характеристик сечения элементов использовались те же зависимости, что и в численном эксперименте.

В программно-вычислительном комплексе Лира 9.2 был выполнен полностью нелинейный расчет колонн. В таком расчете учитывается и геометрическая нелинейность работы конструкции, и физическая нелинейность работы железобетона.

Нелинейный расчет производился шагово-итерационным методом с автоматическим определением шага.

В расчетной схеме использовались конечные элементы КЭ-410 (универсальный пространственный стержень с учетом геометрической и физической нелинейности).

Особенностью расчета является то, что для задания исходных параметров в расчетном модуле программы использовались диаграммы деформирования бетона и арматуры.

Лира 9.2 в своем расчетном модуле не имеет возможности задания диаграммы деформирования бетона с ниспадающей ветвью. Поэтому в качестве диаграммы деформирования бетона была принята трехлинейная диаграмма деформирования бетона согласно СП 52-101-2003. Для арматурной стали принята билинейная диаграмма деформирования.

В качестве сравниваемых параметров, как и в численном эксперименте, приняты моменты - соответственно в верхнем, среднем и нижнем сечениях нижней стойки, а также горизонтальное перемещение в среднем сечении нижней стойки.

Основные выводы

1. Для изучения действительной работы гибких внецентренно сжатых монолитных конструкций из железобетона - колонн и пилонов - был разработан инженерный метод расчета. Особенностью данного метода является то, что, во-первых, в расчете одновременно учитывается и геометрическая нелинейность конструкции, и физическая нелинейность материала, причем при задании характеристик материалов используется полная криволинейная диаграмма деформирования бетона с ниспадающей ветвью; во-вторых, в расчете реализован подход к назначению жесткостей элементов, составляющих расчетную схему, "через" усредненное значение усилий, возникающих в крайних сечениях.

2. Разработанный метод расчета был реализован в компьютерной программе и прошел экспериментальную проверку. В качестве опытных данных использовались результаты экспериментов, проведенных К.Э. Талем, Е.А. Чистяковым и А.П. Коломенским, а также опытов, проведенных В.А. Дзюбой. Сходимость теоретических результатов с результатами экспериментов, проведенных К.Э. Талем и Е.А. Чистяковым, является удовлетворительной. Для вычисленных прогибов средняя относительная погрешность расчета по разработанной методике составляет , доверительный интервал , для вычисленных изгибающих моментов средняя относительная погрешность составляет , доверительный интервал . Сходимость результатов эксперимента, проведенного В.А. Дзюбой, с результатами расчета по разработанной методике является также удовлетворительной. Для вычисленных прогибов средняя относительная погрешность расчета по разработанной методике составляет , доверительный интервал , для вычисленных изгибающих моментов средняя относительная погрешность составляет , доверительный интервал .

3. Cравнение результатов расчета колонн, испытанных К.Э. Талем, Е.А. Чистяковым и А.П. Коломенским, по разработанной методике и с помощью программно-вычислительного комплекса Лира 9.2 показало, что сходимость результатов, полученных с помощью разработанного метода значительно выше, чем с помощью расчета в Лире. Для прогибов средняя относительная погрешность расчета с помощью программы Лира 9.2 составляет с доверительным интервалом . Для изгибающих моментов средняя относительная погрешность этого расчета - с доверительным интервалом . Сравнение результатов расчета колонн, испытанных В.А. Дзюбой, по разработанной методике и с помощью программно-вычислительного комплекса Лира 9.2 показало, что сходимость результатов, полученных с помощью разработанного метода выше, чем с помощью программы Лира 9.2 Для прогибов средняя относительная погрешность расчета с помощью программы Лира 9.2 составляет с доверительным интервалом . Для изгибающих моментов средняя относительная погрешность этого расчета - с доверительным интервалом .

4. Теоретические исследования работы железобетонных колонн в составе рамы показали, что при силах, близких к условным критическим, колонны имеют больший запас по прочности в отличие от результатов, полученных путем приближенного расчета по недеформированной схеме с вводом в расчет коэффициента продольного изгиба согласно СП 52-101-2003. Результаты расчета, полученные путем умножения моментов (прогибов) по недеформированной схеме на коэффициент продольного изгиба в некоторых выявленных случаях при гибкости и длительном действии нагрузки не полностью отражают особенности действительной работы конструкции в целом (это подтверждено и расчетами в нелинейной постановке в программно-вычислительных комплексах).

5. Сравнение результатов расчета по разработанной методике с результатами, полученными с помощью современных вычислительных комплексов, показало, что усилия в исследуемых колоннах, полученные с помощью расчета в Лире 9.2 по отношению к усилиям, полученным с помощью разработанного метода расчета, практически во всех случаях имеют большие значения (разница достигает 25%) или превышают несущую способность. Большие расхождения результатов наблюдаются при гибкости и длительном действии нагрузки. Можно предположить, что завышение значений усилий, полученных с помощью программно-вычислительного комплекса Лира 9.2, связано с тем, что в Лире 9.2 на каждом шаге решается линеаризованная задача с формированием векторов перемещений, усилий (напряжений) и новых жесткостей по касательному модулю деформации для следующего шага, а разработанным методом предлагается корректировка жесткостей элементов для загружения конструкции, пока разница в усилиях (жесткостях) не будет менее заданной погрешности расчета. Усилия, полученные путем расчета в вычислительном комплексе SCAD 11.1, который не имеет возможности учета физической нелинейности, во всех случаях менее (разница достигает 22%) усилий, вычисленных по разработанной методике. Независимо от армирования и гибкости, горизонтальные перемещения, полученные расчетом по разработанной методике, превышают перемещения, полученные в результате расчета в программе SCAD 11.1 (разница достигает 30%). Занижение значений моментов и прогибов в расчетах SCAD 11.1 связано с отсутствием должного перераспределения усилий в зависимости от значительного изменения жесткостей элементов для данных расчетных схем, поскольку программный комплекс производит корректировку матрицы жесткостей только за счет учета продольного изгиба.

Основное содержание диссертации опубликовано в следующих работах

1. Паньшин Л.Л., Беликов Н.А. Методика теоретического исследования гибких сжатых конструкций монолитных многоэтажных зданий // Современные технологии в строительстве. Образование, наука, практика. Сборник секционных научных трудов, М.: МГСУ, 2006. С.48-54.

2. Паньшин Л.Л., Беликов Н.А. Расчет колонн монолитных многоэтажных зданий по деформированной схеме // Бетон и железобетон, №4, 2008. С.21-23.

Размещено на Allbest.ru