Магистрант 2 года обучения кафедры ЖБиКК А.А.Кострикин

Магистрант 2 года обучения кафедры ЖБиКК А.А.Кострикин
Научный руководитель – проф., канд. техн. наук, О.В.Кабанцев
РАСЧЕТ МОНОЛИТНЫХ ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫХ КОНСТРУКЦИЙ ЗДАНИЙ
И СООРУЖЕНИЙ НА ТЕМПЕРАТУРНЫЕ ВОЗДЕЙСТВИЯ С УЧЕТОМ
УПРУГИХ СВОЙСТВ ОСНОВАНИЙ
Введение
Выполнение расчета зданий на температурно-климатическое воздействие
является важной задачей проектирования, так как, исходя из результатов
расчета на температурно-климатическое воздействие, принимается решение о
необходимости разделения системы несущих конструкций на отдельные
температурные отсеки и о размерах таких отсеков.
История вопроса
Расчет железобетонных конструкций на температурно-климатические
воздействия рассматривается в руководствах [1] и [2], где даны рекомендации
по определению усилий в протяженных зданиях от температурных воздействий.
При расчетах учитываются изменения во времени средних по сечениям
конструкций температур Δ t и начальных температур t0 , определяемым согласно
положениям СП [3]. Также приведены ориентировочные размеры
температурных отсеков зданий, при которых можно не производить расчет, если
соблюдены все конструктивные требования.
Методики расчета, описанные в нормативных документах и учебной
литературе, имеют ряд допущений, а именно:
 Температура замыкания принимается усредненно по всему зданию, как
на этапе строительства, так и в процессе эксплуатационного периода.
 Модель внешних связей строится упрощенно, например, фундамент на
грунтовом основании в большинстве случаев заменяется связью в виде жесткого
защемления.
 Не учитывается история формирования НДС конструкции.
Цель работы
Разработка метода моделирования температурно-климатического
воздействия на монолитные железобетонные здания с учетом важнейших
параметров модели внешних связей.
Задачи исследования
Определить основные параметры модели внешних связей, влияющие на
формирование напряжений в железобетонных конструкциях при температурноклиматических воздействиях.
Выполнить сравнительный анализ результатов расчета тестовых моделей
монолитной железобетонной многопролетной рамы при различных параметрах
внешних связей с результатами расчета примера 8 из [1].
Провести анализ результатов расчета тестовых моделей 4-х секционного
9-ти этажного железобетонного монолитного дома рамно-связевой схемы на
температурно-климатического воздействия. Подтвердить или опровергнуть
выводы, полученные при исследовании НДС монолитной железобетонной
рамы.
Многопролетная железобетонная рама
Тестовая задача 1: Одноэтажная многопролетная железобетонная рама по
примеру 8 из [1]. Модель внешних связей – в соответствии с примером 8 из [1]
– жесткое защемление узлов в основании конструкции.
Тестовая задача 2: Одноэтажная многопролетная железобетонная рама
(общая схема – по примеру 8 из [1]). Модель внешних связей – конечная
жесткость внешних связей в вертикальном направлении (в горизонтальном
направлении внешние связи отсутствуют).
Тестовая задача 3: Одноэтажная многопролетная железобетонная рама
(общая схема – по примеру 8 из [1]). Модель внешних связей – конечная
жесткость внешних связей в вертикальном направлении с учетом трения по
подошве фундамента.
Результаты расчета всех тестовых задач в табличной форме
Пример 8 из руководства [1]
Тестовая задача 1 (жесткая заделка низа стоек)
Тестовая задача 2 (конечная жесткость внешних связей
+ свободное смещение фундамента по грунту)
Тестовая задача 3(конечная жесткость внешних связей +
трение под подошвой фундамента)
Мy (т∙м)
Крайняя стойка
28,1
25,49
Доля в %
100%
90,70%
13,39
47,70%
16,41
58,40%
Железобетонный дом рамно-связевой конструктивной схемы.
Расчетные схемы отличаются моделью внешних связей.
В первой тестовой расчетной схеме - модель с учетом бесконечной
жесткости внешних связей (жесткая заделка всех узлов в уровне фундаментной
плиты).
Во второй тестовой расчетной схеме – винклеровское основание (в первом
приближении условно принят коэффициент постели С=500 т/м3) под всей
фундаментной плитой, далее с помощью вспомогательной программы КРОСС
(входит в пакет программ ВК SCAD) получены переменные коэффициенты
постели, которые и использовались в процессе окончательного расчета.
В третьей тестовой расчетной схеме – винклеровское основание + учет
трения под подошвой фундаментной плиты. Действие горизонтальных
напряжений под подошвой фундамента моделируется в соответствии с
рекомендациями нормативной литературы гидротехнических сооружений [4].
Полученные результаты отобразим для наиболее нагруженной колонны.
Изгибающие моменты в колонне
Му (т*м)
1 эт. 2 эт. 3 эт. 4 эт. 5 эт. 6 эт. 7 эт. 8 эт. 9 эт.
0
-5
-10
-15
-20
-25
1 модель
(бесконечная жесткость внешних связей)
2 модель
(винклеровская модель)
3 модель
(винклеровская модель с учетом трения
по подошве фундаментной плиты)
Выводы
1) Параметры НДС всей конструкции при температурно-климатическом
воздействии определяются величиной жесткости связей фундаментной
конструкции с внешней средой.
2) При построении модели внешних связей необходимо учитывать
параметры взаимодействия фундаментных конструкций с основанием.
3) Учет трения под подошвой фундамента позволяет получить
корректную картину НДС системы несущих конструкций при этом отклонение
от модели со свободным перемещением фундамента по грунту составляет 1012%.
4) Размеры температурных отсеков целесообразно определять на
основании расчетов конструкций зданий и сооружений с учетом важнейших
параметров модели внешних связей.
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
1.
Руководство по расчету статически неопределимых железобетонных
конструкций. М., Стройиздат, 1975, 192с.
2.
Руководство по проектированию конструкций и технологии возведения
монолитных бескаркасных зданий/ ЦНИИЭП жилища Госгражданстроя.- М.
Стройиздат, 1982- 216 с.
3.
СП 20.13330.2011 Нагрузки и воздействия. Актуализированная редакция
СНиП 2.01.07-85*.
4.
СНиП 2.02.02-85* «Основания гидротехнических сооружений».