срс 1. Расчет внецентренно сжатых элементов таврового и двутаврового сечений

• Название: Расчет внецентренно сжатых элементов таврового и двутаврового сечений
• Дата: 20.10.2022
• Размер: 469.17 Kb.
• Имя файла: срс 1.docx
• Тип: Обзор; #744217

Министерство образования и науки республики Казахстан

Международная образовательная корпорация

Казахская Головная архитектурно-строительная академия

Факультет строительных технологий, инфоструктуры и менеджмента

СРС

по дисциплине «»

На тему: «Расчет внецентренно сжатых элементов таврового и двутаврового сечений»

Выполнил: Абжат Данияр

Группа: РПЗС 20-8

Проверила: Ажгалиева Б.А.

Алматы 2022

Введение. В связи с введением на территории Республики Беларусь Европейских норм по проектированию железобетонных конструкций взамен действующего нормативного документа СНБ 5.03.01 [2] разрабатывается группа технических кодексов установившейся практики РБ, основным из которых является ТКП «Бетонные и железобетонные конструкции. Строительные нормы проектирования. Часть 1. Основные положения». Учитывая всю сложность гармонизации европейских и отечественных нормативных документов, имеющих как общие подходы, так и существенные различия, в данной статье затронут вопрос, на наш взгляд, принципиально важный и в недостаточной мере освещенный, а именно – подход к идеализации модели сечений элементов сложной формы, таких как тавровые, двутавровые, коробчатые и т.д.

Обзор методов идеализации моделей сечений сложной формы. Железобетонные элементы с поперечными сечениями различных форм (таврового, двутаврового, коробчатого и др.) составляют значительную часть сборных и монолитных конструкций, тогда как данные о их работе под нагрузкой ограничены. Необходимость оценки влияния форм сечения элементов на несущую способность, деформативность и трещиностойкость возникает не только при изгибе и сжатии, но и, что особенно важно, при сложных видах напряженного состояния, таких как косое внецентренное сжатие, косой изгиб, когда форма сжатой зоны имеет треугольное или трапециевидное очертание. Не в полной мере исследованы вопросы учета в расчетах сжатых и растянутых полок свесов в данных элементах. В немногочисленных отечественных и зарубежных работах указывается на возможность влияния формы поперечного сечения на параметры, определяющие несущую способность, деформативность и трещиностойкость элементов, однако конкретных данных по этим вопросам имеется недостаточно, при этом, как правило, модели уже заранее идеализируются на основании имеющихся зависимостей, установленных в соответствующих нормативных документах. Наиболее эффективной формой поперечного сечения железобетонных элементов, для которых характерна знакопеременная эпюра напряжений (испытывающих изгибающий момент, а также изгиб с осевой силой), является тавровое (двутавровое) (рис. 1). Тавровые и двутавровые сечения встречаются в практике повсеместно, как в отдельных железобетонных элементах – подкрановых балках, балках покрытий, фундаментных балках, арках, рамах, так и в составе конструкций – в монолитных ребристых и сборных панельных перекрытиях, монолитных фундаментах, различных вертикальных стенках конструкций. Данные сечения образуются из полок, соединенных ребром. Вследствие концентрации сжатой зоны бетона в тонкой развитой полке эффективно используются прочностные характеристики бетона при одновременном сведении растянутой зоны бетона к узкому ребру, непосредственно не участвующему в восприятии растягивающих усилий, а необходимого главным образом для установки рабочего продольного и поперечного армирования, а также сопротивления скалалывающим усилиям. Сжатые свесы полок тавровых сечений по своей длине работают неравномерно, что сказывается на их совместной работе с ребром в продольном направлении, которая не может быть в полной мере обеспечена. Это объясняется рядом причин, основными из которых являются местная потеря устойчивости свесов, их чрезмерный прогиб, а также возможный срез в месте сопряжения полки и ребра. При больших значениях ширины свесов удаленные от ребра участки свесов напряжены меньше, чем приближенные к ребру, поэтому сжимающие напряжения по ширине полки фактически распределены неравномерно, особенно в широких и тонких полках – у концов свесов они значительно меньше, чем вблизи ребра. Происходит это из-за депланации (искривления) сечения по длине: деформации краев отстают от деформаций середины. Поэтому в расчетах по различным нормам идеализируют модель поперечного сечения, ограничивая ширину свесов b´f таврового (двутаврового) сечения, учитываемую в расчете, заменяя ее на эквивалентную (эффективную) ширину свесов полки b´eff и полагая, что по всей площади сжатой зоны бетона действуют постоянные сжимающие напряжения (пунктирная линия на рис. 1). Основные немногочисленные зависимости для определения эффективной ширины свесов полки b´eff используемые в мировой практике, приведены в таблице 1.



Анализ различных зависимостей, представленных в таблице 1, позволяет сделать следующие выводы: 1) существующие подходы к идеализации моделей сечений сложной формы различны, и по всей вероятности, будут отвечать различному уровню надежности конструкций; 2) большинство норм не связывает величину эффективной ширины свесов полки b´eff с соотношением h´f / h, не разделяют элементы по форме поперечного сечения (Т- или П-образное) и изготовлению (сборные или монолитные), а также не учитывают дополнительных факторов в виде раскрепления из поперечных ребер и пр.; 3) точные методы расчета в виду сложности теории очень сложны, и поэтому в большинстве норм используется приближенный подход, основанный на немногочисленных и зачастую противоречивых экспериментальных данных. Современные программные комплексы конечно-элементного моделирования позволяют достаточно точно произвести моделирование и расчёт различной степени сложности конструкций, не прибегая к дорогостоящему эксперименту. Поэтому было принято решение о создании моделирования тавровых сечений. В компьютерной среде Femap 10.2.0 была разработана твердотельная конечноэлементная модель таврового сечения в виде элемента ребристого перекрытия с фиксированными геометрическими размерами пролетов с загружением только равномерно-распределенной нагрузкой. Моделирование производилось с использованием конечных элементов типа solid. На первом этапе расчёт производился только в упругой стадии, и рассматривалось нормальное распределение напряжений и деформации в полке сжатых свесов при различных соотношениях h´f / h (рис. 2).








Исходя из численного расчёта, была установлена граница начала депланации сечений элементов, что позволило на основании данных расчётов ограничить эффективную длину зоны включения в работу бетона на сжатие. Применяя данный подход непосредственно к распределению нормальных напряжений по длине сжатых свесов полки, были построены графики их распределения в зависимости от соотношения толщины полки к высоте ребра сечения (h´f / h) и отношения b´f / leff .

Заключение. Первоначальный анализ полученных данных позволил установить, что при высоком соотношении h´f / h ≥0,1 результаты численных расчетов по ограничению ширины полки близко соответствуют требованиям нормативных документов [1, 2] и, практически, на 40% превышают заложенное ограничение по EC 2 [5]. При этом для низких соотношений толщины полки к высоте ребра данные различия еще более существенны.

СПИСОК ЦИТИРОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ

1. Бетонные и железобетонные конструкции: СНиП 2.03.01-84. – М., 1985.
2. Бетонные и железобетонные конструкции: СНБ 5.03.01–02. – Мн.: Стройтехнорм, 2002. – 139 с.
3. Бетонные и железобетонные конструкции. Основные положения: СП 52-01-2003. – М., 2003.
4. Building Code Requirements for Structural Concrete: ACI 318-05.