Силовое сопротивление железобетонных пространственных конструкций покрытий и перекрытий зданий и сооружений (27.04.2009)

Автор: Боровских Александр Васильевич

6. Разработаны рекомендации по проектированию облегченных панелей многосвязного поперечного сечения. В частности показано, что типы продольного армирования панелей можно принимать аналогично типам армирования, используемым для круглопустотных типовых панелей, с соблюдением всех конструктивных требований и норм в части размещения арматуры по сечению (защитные слои, зона анкеровки, расстояние между стержнями и др. требования).

В качестве основной рабочей напрягаемой арматуры можно применять горячекатаную и термомеханически упрочненную стержневую арматуру периодического профиля классов А600, А800 или проволочную периодического профиля класса Вр-II, и для обычных конструкций арматуру класса А 400 (A-III) и А500 (А500С).

7. Для сокращения сроков освоения предлагаемого типа облегченных конструкций рекомендуется предусматривать возможность их производства на существующих технологических линиях для изготовления типовых многопустотных плит, в существующих металлоформах с незначительной их переделкой: заменой торцевых бортов форм и комплекта пустотообразователей.

8. Разработаны конструктивные схемы сборных железобетонных пространственных конструкций перекрытий в виде прямоугольных плит-оболочек, характеризующихся плоским контуром, плоской внешней и криволинейной или многогранной (вспарушенной, цилиндрической, призматической или шатровой) внутренней поверхностями. Показано, что по своим технико-экономическим показателям плиты-оболочки занимают промежуточное положение между классическими оболочками и плоскими типовыми конструкциями, значительно превосходя первые с точки зрения технологии изготовления панелей и монтажа перекрытия, а вторые - с точки зрения экономии материалов, которая по расходу бетона может достигать 30%.

Плиты-оболочки могут применяться как ребрами вниз, так и ребрами вверх. В первом случае увеличивается высота потолка при сохранении общей высоты здания с приданием ему архитектурной выразительности. Во втором случае значительно улучшаются условия звукоизоляции перекрытия.

Наличие в панелях плоской внешней поверхности облегчает устройство пола или потолка, а также технологию их изготовления.

9. Разработана методика расчета и алгоритмы программ для ПК рассматриваемых плит-оболочек переменной кривизны и толщины с учетом их совместной работы с контурными ребрами, испытывающими осевое растяжение, кручение и изгиб в горизонтальной и вертикальной плоскостях. Методика основывается на моментной технической теории пологих оболочек и связана с представлением аппроксимирующих функций напряжений и прогибов в виде суммы полиномов, одинарных и двойных рядов.

10. На основе анализа численных расчетов произведена оценка погрешности получаемого решения: исследованием сходимости рядов, аппроксимирующих искомые функции; доказательством достижения результатами предельного перехода многогранной плиты-оболочки при бесконечном увеличении числа ее граней, соответствующего НДС плиты-оболочки с криволинейной внутренней поверхностью; сравнением с результатами решения тестовых задач; оценкой необходимого количества шагов при линеаризации геометрической нелинейной задачи методом последовательных нагружений; сравнением данных теории и эксперимента.

11. Численные исследования показали, что при расчете плит-оболочек необходимо учитывать действительное распределение нагрузки от собственного веса, что благоприятно сказывается на получаемой картине НДС панели, способствуя снижению возникновения в ней компонентов усилий и деформаций в силу перераспределения основной массы собственного веса в приконтурные зоны. Изучение влияния характера изменения толщины оболочки на ее НДС подтвердило целесообразность увеличения ее толщины на контуре. Толщина же в центре должна назначаться по конструктивному минимуму и из технологических соображений.

12. Исследование НДС плит оболочек, практически при всех встречающихся на практике граничных условиях, выявило характерную особенность рассматриваемых панелей, заключающуюся в возникновении достаточно широкой полосы приконтурных зон, в которых действуют отрицательные изгибающие моменты, что объясняется эффектом "упругого защемления" тонкой средней области плиты оболочки в утолщенных приконтурных зонах. При этом экстремальные значения отрицательных изгибающих моментов, за исключением случая жесткого защемления плиты-оболочки на контуре, имеют место не на контуре панели, а в приконтурных зонах на достаточном удалении от контура в "центре защемления". Показано, что учет действительной жесткости контурных ребер пологой оболочки на растяжение, кручение и изгиб в горизонтальной и вертикальной плоскостях оказывает серьезное влияние на ее НДС. Учет эксцентриситета сопряжения плиты-оболочки с контурными элементами также может оказать значительное влияние на НДС панели. Наличие положительного эксцентриситета способствует снижению прогибов по полю панели в силу внецентренного растяжения контурных балок.

13. Исследование влияния формы плиты-оболочки, определяемой значением геометрического параметра "с" в уравнении ее срединной поверхности, на НДС конструкции показало, что с ростом указанного параметра по всему полю плиты-оболочки возрастают как ее прогибы, так и экстремальные значения тангенциальных усилий (растягивающих и сжимающих) и изгибающих моментов (положительных и отрицательных). При этом на изгибное напряженное состояние панели вариация параметра "с" оказывает большее влияние, чем на мембранные. Исследование принятия того или иного значения параметра “c”, влияющего на расход бетона и арматуры, должно производиться методом оптимального проектирования.

14. Показано влияние учета геометрической нелинейности на НДС плит-оболочек. Определено, что при наиболее часто встречающихся размерах плиты-оболочки в плане, не превышающих 3х6 м, при опирании по коротким сторонам и по углам поправка, вносимая в НДС панели в отношении изгибной группы усилий, может быть оценена соответственно величиной 5-7%. В отношении тангенциальной группы усилий эта поправка снижается до 2-3%. При увеличении размеров плиты-оболочки в плане, например, до 6х6 м (такое перекрытие может быть выполнено в монолитном варианте) при той же строительной высоте и опирании плиты-оболочки по углам, учет геометрической нелинейности обязателен, при этом в эпюрах моментов могут быть изменения даже качественного характера.

15. Разработаны принципы армирования железобетонных плит-оболочек, базирующиеся на анализе большого количества примеров, которые учитывают то обстоятельство, что конструкция характеризуется переменной толщиной и наличием в той или иной точке максимального значения изгибающего момента поля панели. При этом установлено, что лимитирующими при назначении параметров нижней сетки являются условия работы плиты-оболочки в центре и углу.

16. На основе кинематического метода теории предельного равновесия разработана методика определения несущей способности железобетонных плит-оболочек. Показано, что в зависимости от жесткости контурных ребер и условий опирания, в них при разрушении могут реализовываться "оболочечная" (конвертная) схема излома, угловая - с образованием пластических шарниров в направлении, перпендикулярном диагоналям и две балочных схемы – с образованием пластического шарнира вдоль поперечной оси симметрии и с образованием пластических шарниров вдоль поперечной и продольной осей симметрии панели.

Проведенные экспериментальные исследования показали удовлетворительную согласованность теоретических и опытных данных несущей способности плит-оболочек.

Список работ, опубликованных по теме диссертации:

1.Монографии

Боровских А.В. Теория силового сопротивления сжатых железобетонных конструкций. /Боровских А.В. Назаренко В.Г. // М., РААСН, 2000.-С.112.

Боровских А.В. Силовое сопротивление конструкций из композитных материалов при высокотемпературном нагреве. / Боровских А.В., Федоров В.С //М. 2001.-С. 216.

Боровских А.В. Элементы теории реконструкции железобетона./ Боровских А.В., Бондаренко В.М., Римшин В.И, Марков С.В. //Н. Новгород: НГАСУ, 2002.-С. 190.

2.Публикации в научных журналах, утверждённых ВАК Минобрнауки в Перечне рецензируемых научных журналов

и изданий РФ

Боровских А.В. Проблема оценки поведения высокопрочной сжатой арматуры в железобетонных конструкциях./ Боровских А.В., Назаренко В.Г.// Известия вузов «Строительство»,- г.Новосибирск, 1998. - №10. - C. 25-28.

Боровских А.В. Состояние исследований проведения высокопрочной арматуры в сжатой зоне железобетонных конструкций. /Боровских А.В. //Журнал « Бетон и железобетон», 1998. - № 2. - С.19-21.

Боровских А.В. Диаграмма деформирования бетонов с учетом ниспадающей ветви./ Боровских А.В., Назаренко В.Г. // Журнал « Бетон и железобетон » , 1999.- №2.-С.18-22.

Боровских А.В. Некоторые закономерности силового сопротивления бетона./ Боровских А.В., Фахратов М.А., Бондаренко В.М// Журнал «Бетон и железобетон»,2001.- № 5.-С.22-24.

Боровских А.В. Определение коэффициента податливости шва сдвига для железобетонной многопустотной панели перекрытия. / Боровских А.В. //Журнал «Бетон и железобетон», 2007.-№ 2.- С. 19-21.

Боровских А.В. Исследование напряженно-деформированного состояния железобетонных плит-оболочек./ Боровских А.В.//Журнал «Строительная механика инженерных конструкций и сооружений», М., 2008.- С.82-86.

Боровских А.В. Эффективность применения высокопрочной арматуры в сжатых зонах железобетонных конструкций. /Боровских А.В., Ягупов Б.А. //Журнал «Бетон и железобетон», 2009.-№1.- С.20-21.

3.Публикации в журналах, материалах научных конференций

и методические издания

Боровских А.В. Влияние строительных решений и износа конструкций на технологическое энергопотребление предприятий. /Боровских А.В., Трегубенко Н.С. // Вестник БГТУ им. Шухова, Белгород, 2000.С.27-29.

Боровских А.В., Бондаренко В.М. Методические указания по расчету железобетонных плит перекрытий. /Боровских А.В., Бондаренко В.М. // М., МИКХиС, 2000. С. 20.

Боровских А.В. Расчет железобетонных фундаментов./ Боровских А.В., Назаренко В.Г., Бакиров Р.О. // Методические указания. М., МИКХиС, 2000.С.25

Боровских А.В. Износ, повреждения и безопасность железобетонных сооружений. / Боровских А.В., Бондаренко В.М //М., 2000.- С.141

Боровских А.В. Управление проектом в строительстве./ Боровских А.В.// учебное пособие с Грифом Минобразования РФ. М., 2001.-С.120.

Боровских А.В. Износ, технологическая надежность и экологическая безопасность водоочистных систем и сооружений./ Боровских А.В.// Вестник Совета Федерации РФ.-2001.- № 21(152).-С.26-29.

Боровских А.В. Организация проектирования строительных конструкций./ Боровских А.В.// М. МИКХиС, 2001. С 15.

Боровских А.В. Проектирование заглубленных железобетонных сооружений. / Боровских А.В., Бондаренко В.М //Учебное пособие. М., РААСН, 2001.

Боровских А.В. Вопросы экологической защиты в строительстве. / Боровских А.В. //Тезисы доклада на Комитете Совета Федерации по науке, культуре, образованию, здравоохранению и экологии. Информационный бюллетень « Охрана окружающей среды и природопользование » , 2002.- № 1. -С.8-19.


загрузка...