Чисельні дослідження напружено-деформованого стану сталебетонних елементів прямокутного перерізу при осьовому, позацентровому стисканні і згинанні. Визначення жорсткості перерізів EI на діапазоні навантаження. Етапи розрахунку плоских сталебетонних рам.
Аннотация к работе
Це випливає з наступних переваг сталебетонних конструкцій: спрощення технології виготовлення, скорочення витрат на опалубку і закладні деталі, зменшення висоти елементів завдяки відсутності захисного шару і компактному розташуванню арматури, кращою опірністю в агресивних, стосовно бетону, середовищах. Сталебетонні конструкції дуже надійні в експлуатації, у граничному стані вони не втрачають несучу здатність миттєво, а здобуваючи деформації, ще тривалий час здатні витримувати значні стискаючі навантаження за рахунок збільшення міцності бетонного ядра, що знаходиться в умовах обємного напруженого стану. Задачі дослідження - провести чисельні дослідження напружено-деформованого стану сталебетонних елементів прямокутного перерізу при осьовому, позацентровому стисканні і згинанні; одержати діаграми несучої здатності M-N для сталебетонних елементів; розробити методику визначення жорсткості перерізів EI на всьому діапазоні навантаження і одержати залежності між геометричними характеристиками перерізів (площею, моментом опору, моментом інерції); розробити алгоритм розрахунку плоских сталебетонних рам на силові впливи, використавши при цьому для початкового наближення програмний комплекс Ліра 9; впровадити результати досліджень у практику проектування і будівництва, розробивши при цьому конструкції і вузли сталебетонної рами. Отримані залежності для описання напружено-деформованого стану сталебетонних рам каркасів промислових будівель при силових впливах, основані на використанні діаграм M-N несучої здатності сталебетонних елементів. Особистий внесок здобувача: проведено аналіз літературних джерел, у яких описані залізобетонні, сталеві і сталебетонні каркаси промислових будівель; проведено чисельні дослідження напружено-деформованого стану сталебетонних елементів прямокутного перерізу при осьовому і позацентровому стисканні, згинанні; отримано діаграми несучої здатності M-N для сталебетонних елементів; отримано залежності між геометричними характеристиками перерізів (площею, моментом опору, моментом інерції); розроблено алгоритм розрахунку плоских сталебетонних рам на силові впливи, при цьому для початкового наближення використано програмний комплекс Ліра 9; здійснено впровадження результатів досліджень у практику проектування і будівництва.В першому розділі приведено: огляд каркасів промислових будівель, виконаних із залізобетонних, сталевих і сталебетонних конструкцій; приведено економічні показники ефективного використання сталебетонних конструкцій замість сталевих і залізобетонних; огляд програмних обчислювальних комплексів, використаних для оцінки напружено-деформованого стану конструкцій, в основу яких покладено метод скінченних елементів. Теорія розрахунку, що викладається тут, вдосконалена в частині поширення змінної в межах перерізу обойми і використанням поряд з відомими підходами до оцінки міцнісних і деформативних властивостей бетону (рекомендації НДІЗБ), також параметрів деформування, отриманих на підставі апроксимації дослідних даних Купфера. Характеристики матеріалів: границя текучості і модуль пружності сталі =235 МПА, =2,1 105 МПА; коефіцієнт поперечних деформацій сталі =0,3; початкове значення коефіцієнту поперечних деформацій бетону =0,2; початкове значення модуля пружності і нормативний опір бетону прийнято відповідно до класів бетону В20-В60. 3, найбільший ефект обойми (відношення несучої здатності бетону в обоймі до несучої здатності неізольованого бетону) виникає в перерізах, заповнених бетоном класу В20 В40 з товщиною обойми =2 4 мм. 5) зростає зі збільшенням абсолютних розмірів перерізу, товщини обойми і класу бетону, але найбільшу несучу здатність мають перерізи, співвідношення сторін яких наближається до одиниці.Проведено чисельні дослідження напружено-деформованого стану сталебетонних елементів прямокутного перерізу при осьовому і позацентровому стисканні, згинанні для різних співвідношень сторін перерізу, товщин обойми, класів бетону і класів сталі. Отримано діаграми M-N несучої здатності для сталебетонних елементів одиничної довжини і для сталебетонних довгих колон. Показано, що найбільший ефект обойми (співвідношення несучої здатності бетону в обоймі до несучої здатності неізольованого бетону) виникає в перерізах, заповнених бетоном класу В20 - В40 з товщиною обойми 2-4 мм.