Анализ напряженно-деформированного состояния различных вариантов моделирования узла сопряжения стен
Переход на проектирование с использованием пространственных конечных элементов. Анализ результатов расчета разными вариантами моделирования методом конечных элементов сопряжения монолитных стен для определения возможности использования упрощенной схемы.
| Рубрика | Строительство и архитектура |
| Вид | статья |
| Язык | русский |
| Дата добавления | 13.05.2024 |
| Размер файла | 5,7 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/
Анализ напряженно-деформированного состояния различных вариантов моделирования узла сопряжения стен
Дарья Александровна Шокур
Андрей Сергеевич Михайлов
Павел Иванович Егоров
Абстракт
проектирование сопряжение монолитный стена
При моделировании стен в расчетных схемах методом конечных элементов используются пластинчатые элементы. В местах сопряжения стен при обычном моделировании не учитываются их толщины, что приводит к изменению напряженно-деформированного состояния. Переход на проектирование с использованием пространственных конечных элементов в настоящее время не представляется возможным ввиду ограничения расчетных способностей современной техники. Для учета геометрических параметров стен возможно при использовании абсолютно жестких тел, таких которые используются при моделировании колонн и плит перекрытия. В статье приведен анализ результатов расчета разными вариантами моделирования методом конечных элементов сопряжения монолитных стен для определения возможности использования упрощенной схемы при проектировании зданий.
Ключевые слова: метод конечных элементов, монолитные стены, узел сопряжения
Analysis of the stress-strain state of various options for modeling the junction of walls
Abstract
When modeling walls in design schemes by the finite element method, plate elements are used. In the places where walls join, conventional modeling does not take into account their thicknesses, which leads to a change in the stress-strain state. The transition to design using spatial finite elements is currently not possible due to the limited computational capabilities of modern technology. To take into account the geometric parameters of the walls, it is possible to use absolutely rigid bodies, such as those used in modeling columns and floor slabs. The article analyzes the results of calculation by different variants of modeling by the finite element method of interface of monolithic walls to determine the possibility of using a simplified scheme in the design of buildings.
Keywords: finite element method, monolithic walls, interface node
Постановка проблемы
При моделирование расчетной схемы здания с использованием метода конечных элементов стены принято создавать пластинчатыми конечными элементами. Сопряжение данных конструкций обычно осуществляется посредством жестких улов. При таком моделировании не учитывается толщина стен в местах сопряжения, и считается, что такие схемы приводят к неверному завышенному армированию.
За адекватную модель при которой считаем, что напряжения и перемещения приближены к реальности принята схема из объемных конечных элементов, позволяющая учитывать толщину стен. Второй вариант моделирования принят по «классической» схеме из пластинчатых конечных элементов, в месте сопряжения не учитывающая толщину стен. Третьим вариантом принята схема из пластинчатых конечных элементов с установкой в месте сопряжения абсолютно жестких тел в каждом сечении.
Для исследования, расчетная схема принята в виде двух стен, первая стена длиной 3,3 м высотой 2 м., вторая стена длиной 4 м высотой 2 м. Разбивка конечных элементов принята по 100 мм, толщина стен принята, для продольной 400 мм, для поперечной 600 мм. Модуль упругости принят для бетона класса В25. Общий вид трех схем (рис. 1, 2, 3). Для проведения сравнения результатов горизонтальные и вертикальные нагрузки приложены на верхних крайних точках стен. Нагрузки приложены таким образом, что создают кручение конструкции. Ниже представлены результаты расчета по перемещениям и напряжениям в виде графиков и в табличной форме для характерных узлов. В первом варианте результаты брались для сравнения по срединной линии.
Таблица 1. Перемещения по Х в дальних точках от места стыка стен
|
Правая часть |
Средняя часть |
Левая часть |
||||||||
|
1схема |
2схема |
3схема |
1схема |
2схема |
3схема |
1схема |
2схема |
3схема |
||
|
№ узла |
X (мм) |
X (мм) |
X (мм) |
X (мм) |
X (мм) |
X (мм) |
X (мм) |
X (мм) |
X (мм) |
|
|
1 |
0,000 |
0,000 |
0,000 |
0,000 |
0,000 |
0,000 |
0 |
0,000 |
0,000 |
|
|
10 |
-0,130 |
-0,103 |
- 0,089 |
- 0,001 |
- 0,001 |
- 0,001 |
0,18 |
0,145 |
0,126 |
|
|
20 |
- 0,416 |
- 0,329 |
- 0,284 |
- 0,008 |
- 0,008 |
- 0,008 |
0,586 |
0,467 |
0,407 |
|
|
21 |
- 0,466 |
- 0,354 |
- 0,305 |
-0,013 |
-0,015 |
-0,015 |
0,659 |
0,503 |
0,438 |
Таблица 2. Перемещения по Y дальних точках от места стыка стен
|
Правая часть |
Средняя часть |
Левая часть |
||||||||
|
1схема |
2схема |
3схема |
1схема |
2схема |
3схема |
1схема |
2схема |
3схема |
||
|
№ узла |
Y (мм) |
Y (мм) |
Y (мм) |
Y (мм) |
Y (мм) |
Y (мм) |
Y (мм) |
Y (мм) |
Y (мм) |
|
|
1 |
0,000 |
0,000 |
0,000 |
0,000 |
0,000 |
0,000 |
0 |
0,000 |
0,000 |
|
|
10 |
- 0,014 |
-0,015 |
-0,013 |
-0,150 |
-0,136 |
-0,133 |
-0,015 |
-0,017 |
-0,014 |
|
|
20 |
- 0,071 |
- 0,073 |
- 0,068 |
-0,518 |
- 0,463 |
- 0,448 |
-0,069 |
- 0,073 |
- 0,068 |
|
|
21 |
-0,118 |
- 0,127 |
- 0,122 |
- 0,568 |
- 0,499 |
- 0,483 |
-0,113 |
- 0,124 |
-0,118 |
Таблица 3. Перемещения по Z в крайних точках
|
Правая часть |
Средняя часть |
Левая часть |
||||||||
|
1схема |
2схема |
3схема |
1схема |
2схема |
3схема |
1схема |
2схема |
3схема |
||
|
№ узла |
Z (мм) |
Z (мм) |
Z (мм) |
Z (мм) |
Z (мм) |
Z (мм) |
Z (мм) |
Z (мм) |
Z (мм) |
|
|
1 |
0,000 |
0,000 |
0,000 |
0,000 |
0,000 |
0,000 |
0 |
0,000 |
0,000 |
|
|
10 |
- 0,025 |
- 0,026 |
- 0,024 |
- 0,002 |
- 0,002 |
- 0,002 |
0,019 |
0,020 |
0,018 |
|
|
20 |
- 0,085 |
- 0,089 |
- 0,087 |
- 0,009 |
-0,010 |
-0,010 |
0,054 |
0,056 |
0,055 |
|
|
21 |
- 0,104 |
-0,112 |
-0,111 |
- 0,014 |
-0,017 |
-0,017 |
0,061 |
0,065 |
0,063 |
По результатам анализа перемещений в сопряжении стен по трем направлениям, по всем вариантам, можно сделать вывод, что моделирование стен без использования абсолютно-жестких тел дает большую сходимость в результатах в сравнении с моделью из объемных конечных элементов.
Далее приведены мозаики нормальных напряжений в сечении элементов.
По результатам сравнения нормальных напряжений и соответственно требуемого армирования в элементах установлено, что расхождение значений напряжений незначительное, требуемое расчетное армирование одинаково для разных вариантов моделирования сопряжения стен.
В результате выполненных расчетов можно сделать вывод, что наиболее приемлемый вариант моделирования сопряжения стен методом конечных элементов без использования абсолютно жестких тел. Данный вариант наиболее приближен по деформациям к пространственной модели и имеет минимальное расхождение в значениях напряжений с вариантом с абсолютно жесткими телами.
Размещено на Allbest.ru
...Подобные документы
Разработка конструктивной схемы пространственного решетчатого механизма типа "Кисловодск", определение его напряженно-деформированного состояния. Проектирование устройства скатной кровли и реконструкция стенового ограждения ремонтно-механической базы.
дипломная работа [8,8 M], добавлен 12.11.2010Исследование метода конечных элементов, его реализации и применения в программе APM Structure3d. Анализ результатов расчёта напряжённого состояния стержневой конструкции. Создание фермы, выбор рабочей нагрузки. Дальнейшее улучшение конструкции фермы.
курсовая работа [2,8 M], добавлен 06.06.2013Методика определения и построения схемы стропильной фермы. Особенности статического расчета рамы с помощью программы "METAL". Принципы конструирования узла сопряжения верхней части колонны с нижней (подкрановой траверсы), в том числе проверка ее сечения.
курсовая работа [1,9 M], добавлен 23.12.2010Определение реакций связей (силовых) факторов статистическим и кинематическим методом. Универсальная процедура формирования системы уравнений равновесия (концепция конечных элементов). Удаление внутренней угловой связи для определения изгибающего момента.
презентация [127,2 K], добавлен 25.09.2013Планировочное решение малоэтажного жилого дома. Функциональное зонирование помещений. Проектирование входного узла и лестницы. Конструирование наружных и внутренних стен, перегородок. Инженерное обеспечение здания. Благоустройство приусадебного участка.
реферат [148,5 K], добавлен 24.07.2011Характеристика бетона - материала конструкции стен. Материалы, используемые для выполнения облицовки стен по бетонной поверхности. Технология устройства ремонта стен, применяемые инструменты. Дефекты облицовки керамическими плитками, способы устранения.
курсовая работа [3,6 M], добавлен 29.03.2015Проект пятиэтажной жилой рядовой блок-секции на 25 квартир в г. Йошкар-Ола. Объемно-планировочное решение здания, описание и расчет конструктивных элементов. Теплотехнический расчет стен; спецификация сборных элементов; инженерно-техническое оборудование.
курсовая работа [182,4 K], добавлен 16.11.2013Характеристика данных для проектирования фундамента, стен, кровли, лестниц. Особенности возведения индивидуального крупно-панельного здания. Проектирование внутренних стен и перегородок здания. Основные особенности теплотехнического расчета строительства.
курсовая работа [92,3 K], добавлен 22.08.2012Элементы и конструктивные решения опалубочных систем для устройства монолитных железобетонных перекрытий. Принципы выбора комплекта опалубки для монолитного домостроения. Заданный темп возведения монолитных конструкций. Размеры принятой захватки.
методичка [2,3 M], добавлен 04.11.2015Строительство девятиэтажного жилого здания из крупнопанельных элементов в городе Уфа. Конструктивное и объёмно-планировочное решение здания, определение его сметной стоимости. Теплотехнический расчёт стен и кровли, подбор типа остекления и звукоизоляции.
курсовая работа [127,2 K], добавлен 17.06.2011Выполнение проектирования двухэтажного жилого дома: составление конструктивной схемы основных элементов здания (фундамента, стен, перегородок, лестниц, окон, дверей, пола, крыши), расчет тепловой изоляции, выполнение внутренней и наружной отделки.
курсовая работа [2,5 M], добавлен 30.07.2010Расчет физического износа ленточного крупноблочного фундамента, стен и перегородок каменных из силикатного кирпича, перекрытий из сборных железобетонных панелей. Оценка технического состояния. Ведение журнала фотофиксации. Рекомендации по ремонту стен.
курсовая работа [1,7 M], добавлен 28.04.2015Общая характеристика объекта строительства. Определение объемов работ при кладке наружных стен. Обзор применяемых машин и механизмов. Создание технологической карты на кирпичную кладку наружных стен и внутренних перегородок с монтажом перемычек.
отчет по практике [4,2 M], добавлен 14.08.2015Основные технические задачи строительства. Функциональное назначение стен. Виды и использование подпорных стен. Основные виды гравитационных подпорных стен. Использование удерживающих кронштейнов. Новые технологии возведения стенок малой высоты.
контрольная работа [999,2 K], добавлен 21.03.2011Основные допущения аналитической модели, геометрические размеры оболочки. Сравнение аналитического и компьютерного расчёта строительных конструкций методом конечных элементов. Результаты SCAD при малых разбиениях. Определение чувствительности по нагрузке.
контрольная работа [968,3 K], добавлен 19.04.2016Панели стеновые внутренние бетонные и железобетонные для жилых и общественных зданий. Выбор и характеристики исходных материалов. Панели внутренних стен из конструкционно легкого бетона. Технологический процесс производства панелей внутренних стен.
курсовая работа [936,9 K], добавлен 09.04.2012Технико-экономические показатели по генеральному плану проектируемого здания. Теплотехнический расчет ограждающих конструкций: толщины наружных стен, утеплителя на кровлю, глубины заложения фундамента. Конструктивное решение строительных элементов.
контрольная работа [105,9 K], добавлен 07.02.2011Рассмотрение понятия, а также основных строительных характеристик сайдинга. Ознакомление и историей использования сайдинга для облицовки стен жилых и промышленных зданий. Описание особенностей монтажа винилового, деревянного и металлического сайдинга.
реферат [973,9 K], добавлен 02.03.2015Проектирование навесных стен для каркасных зданий с нормальным температурно-влажностным режимом. Разрезка стен на панели, схема раскладки из бетонных материалов. Крепление к колоннам. Крепление к ригелям сэндвич панелей. Конструкция стены из профнастила.
презентация [13,8 M], добавлен 20.12.2013Предназначение монолитных фундаментов, наружных стен, перекрытий, а также покрытий. Инженерное оборудование здания. Конструирование проекта аэровокзала международных авиалиний. Расчет и проектирование многопустотной предварительно-напряженной панели.
курсовая работа [7,0 M], добавлен 03.05.2019
