Моделирование работы и исследование НДС серобетонной балки в нелинейной постановке
Диаграмма деформирования материала по экспоненциальной зависимости. График разрушения тяжелого бетона при растяжении, сравнительные характеристики работы тяжелого бетона и серобетона. Расчет на действие изгибающего момента по нормальным сечениям.
| Рубрика | Строительство и архитектура |
| Вид | статья |
| Язык | русский |
| Дата добавления | 12.10.2021 |
| Размер файла | 1,1 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://www.allbest.ru/
Моделирование работы и исследование НДС серобетонной балки в нелинейной постановке
Буглак Д. H., Егоров П. И.
ТОГУ, г. Хабаровск, Россия
Абстракт: в статье на основании проведенных испытаний балок из серобетона со стальной арматурой [1] и полученной диаграммой деформирования материала [2] по результатам нелинейного расчета, выполненного в ПК Лира-САПР, производится сравнение работы серобетонной балки СБ и балки ТБ из тяжелого бетона класса В20.
Ключевые слова: серобетон, сера, тяжелый бетон
Buglak D. N., Egorov Р. I.
PNU, Khabarovsk, Russia
MODELING NONLINEAR WORK SULFUR CONCRETE BEAMS AND STUDY OF THE STRESS-STRAIN STATE OF SULFUR CONCRETE BEAMS деформирование тяжелый бетон серобетон
Abstract. Currently, the construction industry is searching new environmentally friendly materials, the production of which is possible using the available raw materials. One such material is a sulfur concrete, which uses technical sulfur and sulfur-containing wastes. Since sulfur is formed as a product of technogenic associated oil, gas and metal industries, the availability of its regions is guaranteed. The article compares the work of sulfur concrete beams and beams of heavy concrete on the results of the nonlinear analysis.
For nonlinear analysis sulfur concrete beams must be taken into account parameters of the law of material nonlinear deformation. It is accepted on the basis of tests carried out beams of sulfur concrete with steel reinforcement [1] and the obtained strain diagram of the material [2]
Keywords: sulfur, sulfur concrete, heavy concrete.
Введение
В настоящее время в строительной отрасли ведется поиск новых экологически чистых материалов, производство которых возможно с использованием доступного сырья. Одним из таких материалов является серобетон, в котором используется техническая сера и серосодержащие отходы. Поскольку сера образуется в виде попутного техногенного продукта в нефтяной, газовой и металлургической промышленности, наличие ее в регионах гарантированно.
Основная часть
В данной работе расчет на действие изгибающего момента по нормальным сечениям проводился на балках сечением 120x80 мм со стальной арматурой класса А400 диаметром 12 мм (рис. 1).
На балку действует приложенная посередине нагрузка Fmax= 10.6 кН, а так же учтен собственный вес qr1_.
Для нелинейного расчета балки СБ необходимо учитывать параметры закона нелинейного деформирования материала. По результатам расчета прочности балок [2] была получена диаграмма деформирования серобетона (рис. 2).
Рисунок 2 - Диаграмма деформирования серобетона
Так как деформирование серобетона носит упругий характер, для дальнейшего расчета из библиотеки законов деформирования материалов [3] наиболее подходящим является закон с индексом 11 (экспоненциальная зависимость), параметры для которого приведены в таблице 1.
Таблица 1 -Параметры закона 11 нелинейного деформирования
|
Параметр |
Обозначение |
Значение |
Ед. измерения |
|
|
Начальное значение модуля Юнга на сжатие |
Ео |
21390000 |
||
|
Начальное значение модуля Юнга на растяжение |
Ео |
21390000 |
кН/ ' м2 |
|
|
Предельное значение напряжения на сжатие |
®пр |
-15800 |
||
|
Предельное значение напряжения на растяжение |
0п+р |
3160 |
Полученная диаграмма нелинейного деформирования серобетона в ПК Лира-САПР представлена на рис. 3.
Рисунок 3 -Диаграмма деформирования материала по экспоненциальной зависимости
Оценка соответствия результатов нелинейного расчета с полученными результатами испытаний балки СБ [1], [2] представлена в таблице 2.
Таблица 2 - Результаты нелинейного расчета и испытания балки СБ
|
Величина нагрузки F, кН |
Значения В(мм) вертикального перемещения по результатам: |
Расхождение значений, % |
||
|
испытания |
нелинейного расчета |
|||
|
6 |
2,3 |
2,2 |
5 |
|
|
8 |
5,8 |
3,7 |
37 |
|
|
10 |
7,2 |
5,9 |
18 |
В ходе сравнения результатов выявлено, что наименьший процент расхождения значений перемещений / наблюдается при сравнительно небольшом загру- жении и при максимальной нагрузке. Можно сделать вывод о необходимости продолжения исследования свойств серобетона и построения более точной диаграммы деформирования материала.
Далее, для оценки поведения серобетона была смоделирована работа балки из тяжелого бетона класса В20, поскольку данный материал обладает наиболее близкими значениями параметров нелинейного деформирования. Параметры закона с индексом 25 (экспоненциальный (нормативная прочность) закон деформирования) приведены в таблице 3.
Таблица 3 - Параметры закона 25 нелинейного деформирования
|
Параметр |
Обозначение |
Значение |
Ед. измерения |
|
|
Начальное значение модуля Юнга на сжатие |
Ео |
24026290 |
кН/ ' м2 |
|
|
Начальное значение модуля Юнга на растяжение |
Ео |
24026290 |
||
|
Предельное значение напряжения на сжатие |
°Щ) |
-15004,17 |
||
|
Предельное значение напряжения на растяжение |
®пр |
1402,351 |
По результатам расчета можно выделить некоторые особенности работы серобетона. Для расчетной схемы (рис. 1.) балка СБ получает предельное перемещение fz= 6,88 мм, а балка ТБ - перемещение fz= 8,51 мм.
Нелинейный расчет выполнен простым шаговым методом, с количеством шагов равным 10 и минимальным числом итераций 300. Разрушение тяжелого бетона начинается на 2 шаге, при этом 60% материала сечения участвует в работе (рис. 4.). Серобетон начинает разрушаться только на 3 шаге, а в работе участвует 80% материала (рис. 5.).
На 10 шаге в средних элементах (2, 3) обеих балок образуются пластические шарниры и разрушается 60% основного материала.
В балке из тяжелого бетона материал на 9 шаге начинает разрушаться при сжатии. На 8 шаге из работы в элементах 2, 3 выключается арматура (армирующий материал течет при растяжении).
Для балки СБ в таблице сведений о состоянии материала данные о работе армирующего материала отсутствуют. Для проверки правильности моделирования работы материала в ПК необходим сбор информации о совместной работе серобетона и арматуры, полученной экспериментальным методом.
Рисунок 4 - График разрушения тяжелого бетона при растяжении
Рисунок 5 - График разрушения серобетона при растяжении
Различны также высота сжатой зоны и характер развития трещин для балок из тяжелого бетона и серобетона. В таблице 4 представлены сравнительные характеристики работы материалов.
Таблица 4 - Сравнительные характеристики работы тяжелого бетона и серобетона
|
Сравниваемые характеристики |
Обозначение |
Материал |
||
|
ТБ |
СБ |
|||
|
Высота сжатой зоны |
d-max |
37,6 |
38,8 |
|
|
Глубина трещин |
here |
74,43 |
73,33 |
|
|
Ширина трещин |
acrc |
0,04 |
0,04 |
|
|
Расстояние между трещинами |
lerc |
54,92 |
56,46 |
|
|
Сравниваемые характеристики |
Обозначение |
Материал |
||
|
ТБ |
СБ |
|||
|
Предельный изгибающий момент в средних элементах балки |
Мь |
0,306 |
0,31 |
|
|
Предельное напряжение в арматуре, кН/м2 |
Ns |
312867,4 |
194839,5 |
Исходя из полученных данных можно заметить, что балка СБ разрушилась меньше: трещины образовались только в растянутой зоне, их глубина на 1,5% меньше, чем в тяжелом бетоне, а расстояние между трещинами на 3% больше, при этом ширина раскрытия не отличается.
Заключение
Программный комплекс Лира-САПР позволяет смоделировать конструкцию из серобетона, но для дальнейшего исследования работы материала необходимо получить более точную диаграмму деформирования и сведения о совместной работе серобетона и стальной арматуры.
Библиографические ссылки на источники
1. Кокарев А. М., Кокарев С. А., Утегенов Б. Б. Особенности работы балок из бетона и серобетона с композитной и стальной арматурой // Потенциал интеллектуально одаренной молодежи - развитию науки и образования: материалы III Международного научного форума молодых ученых, студентов и школьников. Астрахань, 21-25 апреля 2014 г. / под общ. Ред. В. А. Гутмана, Д. П. Ануфриева. Астрахань.: ГАОУ АО ВПО «АИСИ», 2014. Т. 2. С. 84-86
2. А. М. Кокарев, С. А. Кокарев, Б. Б. Утегенов. Оценка несущей способности балок из бетона и серобетона с композитной и стальной арматурой. Астрахань, ГАОУ АО ВПО «АИСИ», 2014. С. 470^74
3. ЛИРА-САПР. Книга I. Основы. Е.Б Стрелец-Стрелецкий, А.В. Журавлев, Р.Ю. Водопьянов. Под ред. Академика РААСН, докт. техн. наук, проф. А.С. Городецкого
Размещено на Allbest.ru
...Подобные документы
Обзор сырьевых материалов и проектирование подбора состава тяжелого бетона. Расчет химической добавки тяжелого бетона, характеристика вещества. Разработка состава легкого бетона. Область применения в строительстве ячеистых теплоизоляционных бетонов.
реферат [110,6 K], добавлен 18.02.2012Изучение порядка определения требуемой прочности и расчет состава тяжелого бетона. Построение графика зависимости коэффициента прочности бетона и расхода цемента. Исследование структуры бетонной смеси и её подвижности, температурных трансформаций бетона.
курсовая работа [1,9 M], добавлен 28.07.2013Технология производства тяжелого товарного бетона и его характеристики. Выбор метода производства бетона, расход цемента для получения нерасслаиваемой плотной смеси. Организация технологических процессов подготовки сырья, режимы производства продукции.
дипломная работа [1,4 M], добавлен 01.09.2010Характер работы балки при изгибе. Процесс образования и развития нормальных трещин. Характер деформирования сжатой и растянутой зон балки. Зависимость прогибов напряжений в арматуре и бетоне от действующего момента. Определение момента разрушения балки.
лабораторная работа [150,4 K], добавлен 28.05.2013Определение водоцементного отношения, расхода воды, цемента, добавки, крупного и мелкого заполнителей, средней плотности свежеуложенного строительного материала и расчетного коэффициента его выхода с целью расчета начального состава тяжелого бетона.
контрольная работа [6,7 M], добавлен 06.02.2010Подбор состава бетона. Расчетно-экспериментальный метод определения номинального состава тяжелого бетона. Физико-механические свойства асфальтобетона. Определение расхода материалов на один замес бетоносмесителя. Расчет оптимального содержания битума.
курсовая работа [1,7 M], добавлен 05.01.2015Общие сведения о тяжелом, легком и ячеистом бетоне. Характеристика бетонных смесей по удобоукладываемости: марки по жесткости П-1 и П-3. Расчет состава легкого и тяжелого бетона. Определение расходов воды, цемента, щебня и песка на 1 метр кубичный.
курсовая работа [160,2 K], добавлен 08.02.2012Определение и уточнение требований, предъявляемых к бетону и бетонной смеси. Оценка качества и выбор материалов для бетона. Расчет начального состава бетона. Определение и назначение рабочего состава бетона. Расчет суммарной стоимости материалов.
курсовая работа [84,9 K], добавлен 13.04.2012Статический расчет двускатной балки покрытия. Выбор бетона и арматуры. Определение кривизны и прогиба балки. Расчет прочности по нормальным и наклонным сечениям, по образованию наклонных трещин. Выбор крана для монтажа. Оптимальный угол наклона стрелы.
курсовая работа [117,6 K], добавлен 26.11.2012Динамическая 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 29.05.2015Выбор способа производства сборного и монолитного бетона. Конвейерный и стендовый способы производства железобетонных изделий. Расчет состава керамзитобетона, состава тяжелого бетона и усредненно-условного состава бетона. Проектирование арматурного цеха.
курсовая работа [912,7 K], добавлен 18.07.2011Использование в строительстве бетонов, приготовленных на цементах или других неорганических вяжущих веществах. Расчет состава тяжелого бетона методом объемов. Виды химических добавок. Подбор состава легкого бетона. Декоративные (архитектурные) бетоны.
курсовая работа [4,6 M], добавлен 22.12.2015Характеристика цемента, песка, щебня. Нормируемая отпускная прочность бетона. Форма и размеры арматурных изделий и их положение в балках. Материалы пониженного качества. Расход крупного и мелкого заполнителя. Расчет состава бетона фундаментной балки.
курсовая работа [25,4 K], добавлен 08.12.2015Виды бетона, подбор его состава с рациональным соотношением составляющих материалов. Характеристика зернового состава крупного заполнителя. Свойства бетонной смеси. Расчет расхода составляющих бетонную смесь материалов методом абсолютных объемов.
контрольная работа [47,7 K], добавлен 10.07.2013Определение характеристики однородности прочности бетона по всем партиям, статистический расчет коэффициента его вариации и состава. Назначение среднего уровня прочности бетона и других статистических характеристик на следующий контролируемый период.
курсовая работа [6,1 M], добавлен 29.05.2014Сбор нагрузок на плиту покрытия, колонну, стеновую панель и определение усилий них. Расчет поперечного ребра плиты покрытия на действие изгибающего момента и поперечной силы. Определение характеристик бетона и арматуры. Армирование конструкций резервуара.
курсовая работа [1,3 M], добавлен 20.05.2015Расчет номинального и производственного состава бетона методом абсолютных объемов. Коэффициент выхода бетона; расход материалов на один замес. Модуль крупности песка. Прочность бетона при использовании пропаривания, как способа ускорения твердения.
контрольная работа [643,5 K], добавлен 17.12.2013Назначение марки цемента в зависимости от класса бетона. Подбор номинального состава бетона, определение водоцементного отношения. Расход воды, цемента, крупного заполнителя. Экспериментальная проверка и корректировка номинального состава бетона.
контрольная работа [46,7 K], добавлен 19.06.2012Классификация бетона по маркам и прочности. Сырьевые материалы для приготовления бетонов. Суперпластификаторы на основе поликарбоксилатов. Проектирование, подбор и расчет состава бетона с химической добавкой. Значения характеристик заполнителей бетона.
курсовая работа [52,7 K], добавлен 13.03.2013Вычисление расчетных пролетов плиты. Характеристики прочности бетона и арматуры. Сбор нагрузки на балку. Расчет прочности балки по сечениям, наклонным к продольной оси. Определение расчетных пролетов. Компоновка конструктивной схемы сборного перекрытия.
курсовая работа [3,0 M], добавлен 21.03.2015
