УДК 692.5

Магистрант Карнилов Д.А., аспирант Суворов А.А.

Самарский государственный архитектурно-строительный университет

Учет ползучести в расчете стыка колонны с безбалочным бескапительным перекрытием.

В работе представлена математическая модель, характеризующая зависимость влияния ползучести на напряженно-деформированное состояние конструкции. Конструкция представлена в виде стыка колоны с перекрытием. При помощи ПК «Лира САПР 2013» спрогнозировано развитие влияния ползучести на работу модели, на основании чего осуществлен анализ результатов расчета с экспериментальными данными.

Ключевые слова: ползучесть, жесткая арматура, бетон, математическая модель, САПР, перекрытие,

Состояние вопроса. В настоящее время приоритетным направлением в строительстве является возведение жилых и административных многоэтажных зданий. В нашей стране значительную долю в жилищном строительстве составляют монолитные железобетонные здания с безбалочными перекрытиями. Возведение зданий из монолитного железобетона позволяет избежать монтажных стыков в несущих конструкциях и повысить их жесткость.

Одним из вопросов при проектировании монолитных железобетонных конструкций является расчет и конструирование стыков колонн с плоскими перекрытиями. С конструктивной точки зрения данные узловые сопряжения являются «слабым местом» в каркасе здания из-за небольшой толщины плиты перекрытия и насыщенности её продольной и поперечной арматурой. [3, с. 5].

На сегодняшний день предложено много конструктивных решений и методик расчета. Одним из таких решений является применение жесткой арматуры.

Рис. 1. Закладная деталь распределительной системы.

Но проанализировав различные методики расчета выяснилось, что в многих нет единой точки зрения по поводу развития ползучести бетона во времени.

Ползучесть бетона является важнейшим свойством данного материала, учет которого существенно необходим как при определении деформаций бетонных и железобетонных конструкций, так и при статическом расчете соответствующих статически неопределимых систем.

Ползучестью бетона называется его способность испытывать неупругие деформации во времени при длительном действии нагрузки или напряжений (включая температурные, усадочные и т.п.). При длительном действии нагрузки неупругие деформации бетона с течением времени увеличиваются. Наибольшая интенсивность нарастания неупругих деформаций наблюдается первые 3-4 месяца, и может продолжаться несколько лет. [2, с. 307].

Другими словами, срок службы изгибаемых железобетонных конструкций, в том числе с предварительным напряжением арматуры, может оказаться значительно ниже ожидаемых значений.

Рис. 2. Расчётная КЭ модель.

Моделирование работы на конечно-элементной модели. Моделирование производилось в ПК «Лира САПР 2013», в котором реализована возможность учета ползучести бетона согласно методике, Eurocode 2 [4, с. 32]. Модель представляет одну четвертую часть физической модели, отсеченной симметрично плоскостями XOZ и YOZ, проходящими через центр колонны. Вертикальное усилие прикладывается по оси Z в центре колонны, вдоль линии пресечения секущих плоскостей. Периметр плиты закреплен от вертикальных перемещений. Узлы, находящиеся в секущей плоскости XOZ, закреплены от перемещений по оси Y, a узлы, попадающие в секущую плоскость YOZ от перемещений по оси X. Общий вид моделей представлен на рис. 2.

Сравнив проведенные исследования физических [1, с. 15] и математических моделей выяснилось: металлические пластины, соединенные с рабочей продольной арматурой в зоне стыка и играющие роль жестких вставок, увеличивают несущую способность стыка и изменяют схему образования призмы продавливания. Конструкция стыка с жесткими металлическими вставками, установленными вместо арматурных сеток с поперечной рабочей арматурой, является более технологичной по сравнению со "стандартным" вариантом, т.к. обеспечивает лучшие условия укладки и уплотнения бетона.

Распределение напряжений в стальных листах видно далее:

Рис. 3. Изополя напряжений по Nх c учетом ползучести в разные периоды.

Из рисунков видно увеличение напряжений с ростом ползучести во времени, которая приобретает затухающий характер, аналогично поведению самой ползучести (период контроля 28-е, 100-е и 150-е сутки). При изменении периода нагружения с 28-ми суток на 100-е, 150-е, наблюдается заметное снижение напряжения в стальных листах, что свидетельствует о наборе прочности бетона со временем и уменьшении влияния ползучести.

Литиратура:

1. Мурашкин В.Г. Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук «Совершенствование конструкции стыка колонны и перекрытия в монолитном безбалочном каркасе» Самара 2002. С. 15-18.

2. Мурашкин В.Г., Панфилов Д.А., Суворов А.А. Моделирование железобетонной балки методом конечного элемента с учетом ползучести бетона / Традиции и инновации в строительстве и архитектуре материалы 70-ой юбилейной Всероссийской научно-технической конференции по итогам НИР 2012 г. Самарский государственный архитектурно-строительный университет. 2013. С. 307-308.

3. Пекин Д.А. Плитная сталежелезобетонная конструкция. – М.: Издательство АСВ, 2010. – 440 С. 5.

4. ТКП EN 1992-1-1-2009 (02250). Еврокод 2. Проектирование железобетонных конструкций. Часть 1-1. Общие правила и правила для зданий. (EN 1992-1-1:2004+AC:2008, IDT). С. 32-35.