CC BY
15
6. Шишкина А.А. Аналитический метод выбора климатического оборудования в помещении промышленного назначения // Известия Тульского государственного университета. Технические науки. 2020. Вып. 12. С. 329-332.
Исайкина Анастасия Михайловна, студентка, angel12vat@gmail.com, Россия, Тула, Тульский государственный университет
STUDY OF THE CHARACTERISTICS OF FLOWS IN A PIPELINE BY THE METHOD OF MA THEMA TICAL MODELING
A.M. Isaykina
The study of the characteristics of the movement of fluid flows in the pipeline was carried out using the methods of mathematical modeling in modern software systems with the subsequent interpretation of the results obtained.
Key words: computer modeling, information processing, mathematical modeling, water supply, construction.
Isaykina Anastasia Mikhailovna, student, angel12vat@gmail. com, Russia, Tula, Tula State University
УДК 69.04 Б01: 10.24412/2071-6168-2021-4-451-455
ЧИСЛЕННЫЙ АНАЛИЗ РАБОТЫ СТАД-БОЛТА НА СДВИГ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ПК АТЕ^
П. Д. Арленинов, О. Д. Кочергина
Рассмотрена эффективность применения программного комплекса Аtena для создания численной модели работы стад-болта. Освещены вопросы моделирования сталежелезобетонных конструкций в программном комплексе Atena и сравнительный анализ полученных результатов с результатами расчета по нормативным документам. Проведен анализ нормативной и научной литературы, регламентирующей моделирование сталежелезобетонных конструкций. Установлено практически полное отсутствие применения данного ПК в нашей стране. Сформирована модель работы стад-болта с использованием объемных элементов в ПК Atena, позволяющая проведение численных расчетов с учетом нелинейной работы материалов. Определены значения предельного усилия на сдвиг для численной схемы с заданными характеристиками согласно нормативным документам. Установлено, что применение ПК позволило получить максимальное сдвигающее усилие для стад-болта Т=107,3 кН, что превышает расчетное значение нормативной базы по СТО 0047-2005 и СТО 0062-200. Сформирована база и сформулированы задачи для дальнейшего исследования данной темы.
Ключевые слова: стележелезобетонные конструкции, анкерные связи, сдвигающие усилия, стад-болт, модель расчета, программный комплекс Atena.
На сегодняшний день на территории Российской Федерации и за ее пределами активно развивается сфера строительства атомных электростанций. Атомная энергетика представляет собой довольно опасное производство. Возможны техногенные катастрофы, которые могут быть связаны, например, с несовершенством реакторов. В связи с этим ядерные объекты предусматривают устройство конструкций из тяжелого бетона,
451
обеспечивающих адекватную защиту от радиации и устойчивость к неблагоприятным и экстремальным нагрузкам. Это, в свою очередь, приводит к увеличению продолжительности строительства и увеличению потребности в рабочей силе на строительной площадке.
Применение универсальной модульной конструкции, особенно облицованных сталью сталежелезобетонных (СЖБ) модульных конструкций, может минимизировать сроки возведения объектов данного типа и трудозатраты.
Практика проектирования и строительства ядерных сооружений показывает необходимость поиска новых инженерных решений. Отдельные исследования, проводимые в этом направлении за рубежом и направленные на выявление работы облицованных сталью СЖБ плит, дают базу для разработки рекомендаций по проектированию нормативных стандартов и рекомендаций на территории Российской Федерации.
Сталежелезобетонные элементы конструкции (СЖБ) являются разновидностью стандартных железобетонных конструктивных элементов и используются с целью улучшения их отдельных характеристик при сохранении основных сечений и материалов.
Одной из разновидностей СЖБ конструкций являются конструкции с внешним листовым армированием, когда вместо стандартной сборно-разборной опалубки используется стальной несъёмный лист, который необходим для различных специальных задач, таких как увеличение живучести конструкции, непроницаемости (жидкость, газ, радиация и т. д.).
Стальные анкеры создают совместную работу между стальным облицовочным листом и бетонным заполнением [1-5].
Актуальность темы обосновывается практически полным отсутствием исследований в данной области.
Согласно СТО 0062-2009 «Упоры анкерные стержневые системыКОСО и технология их приварки к стальным балкам монолитных сталежелезобетонных перекрытий и закладным пластинам» и СТО 0047-2005 (02494680, 17523759) «Перекрытия сталежелезобетонные с монолитной плитой по стальному профилированному настилу. Расчет и проектирование» были приняты следующие характеристики материалов для численной модели (рис. 1):
бетон В35 (ЯЬ=19,5 Мпа, БЬ=34500 МПа) куб с размерами 150х600х600 мм;
стад-болт ё=19 мм, 1=100 мм (Яу=450 Мпа; Еб=200 000 МПа);
пластина 150х150х20 мм (задана упругим материалом).
Сдвиговая нагрузка на стад-болт У=0,002м (смещение вдоль оси Х).
1*4
150 МО
Рис. 1. Геометрические характеристики стад-болта
Моделирование было произведено с использованием объемных элементов в ПК Л1еиа, который позволяет выполнять численные расчеты с учетом нелинейной работы материалов (рис.2). Данный ПК был использован для расчета СЖБ балки [6].
Для данной расчетной схемы были заданы граничные условия - жесткое закрепление пластины; задание смещения по оси Х. Для определения максимального значения усилия стад-болта на сдвиг, были установлены мониторы по направлению заданного смещения.
Важную роль в создании численной модели играет задание контакта между стад-болтом и бетоном, который необходим для моделирования реальной работы элементов из разных материалов, в данном случае между сталью и бетоном. Он представляет собой некоторый объем нулевой толщины.
Шаг разбиения сетки КЭ принят 0,03 м для оптимального интерпретирования полученных результатов.
X I
4?
Рис. 2. Моделирование стад-болта объемными элементами; голубой цвет — бетон, синий цвет — болт, фиолетовый цвет — пластина, зеленый цвет — контакт между
бетоном и стад-болтом
Значение предельного усилия на сдвиг для численной схемы с заданными характеристиками согласно нормативным документам приведено в таблице.
Предельное расчетное значение усилия для стад-болта на сдвиг
Нормативная база Сопротивление сдвигу стал-болта ё=19 Предельное усилие, кН (расчетное значение)
СТО 0047-2005 Тап1=0,б4КуЛапП, где А Пй2 Г Лап=—— площадь поперечного сечения стад-болта; ё - диаметр стад-болта; п - число стад-болтов на одной полке настила; ЯУ - расчетное сопротивление стали стад-болта. 81,61
СТО 0062-2009 Тап1=0,8КуЛапП, где А _ Лап=—— площадь поперечного сечения стад-болта; ё - диаметр стад-болта; п - число стад-болтов на одной полке настила; ЯУ - расчетное сопротивление стали стад-болта. 102,01
В ходе выполнения расчета в ПК Л1епа было получено максимальное сдвигающее усилие для стад-болта Т=107,3 кН, что превышает расчетное значение нормативной базы по СТО 0047-2005 и СТО 0062-2009 на 31,5% и 5.2% соответственно (рис.3). Также определено максимальное перемещение в момент достижения стад-болта предельного значения прочности на сдвиг.
^placement Sutlace
^placement for Surface
v.
150
100
50
I I I
СТО 0047-2005 СТО 0062-2009 Численный расчет ¡Значение расчетной прочности на сдвиг стад-болта d=19
Рис. 3. Сопротивление сдвигу вдоль оси Х стад-болта от заданного смещения
Рис. 4. Максимальное перемещение в момент разрушения
Выводы: полученные результаты данной работы позволили сформировать начальную базу для дальнейшего исследования ОС СЖБ плиты. Сформулированы задачи для дальнейшего исследование работы:
создание расчетной модели ОС СЖБ плиты и определение изменения напряженно-деформированного состояния при расположении стад-болтов с различным шагом в ПК Л1еиа;
создание расчетной модели ж/б плиты, армированной с применением вязаных сеток, с частично совпадающими характеристиками материалов ОС СЖБ плиты в ПК Л1еиа и Лира-САПР;
определение оценки эффективности использования ОС СЖБ плит по сравнению с железобетонными плитами, армированными с применением вязаных сеток.
Список литературы
1. Афанасьев А.А., Курочкин А.В. Использование трубобетона в жилищном строительстве // Промышленное и гражданское строительство. 2011. № 3. С. 14-15.
2. Замалиев Ф.С. К оценке прочности анкерных связей изгибаемых сталежеле-зобетонных конструкций. Известия КГАСУ, 2015, №1 (31).
3. А.И. Фаттахова Влияние горизонтальных нагрузок на работу стад-болтов в комбинированных плитах перекрытия. Б01: 10.22227/1997-0935.2020.1.31-42.
4. Панова А.С., Сергеев Е.И. Особенности расчета сталежелезобетонных конструкций // Научный взгляд в будущее. 2019. Выпуск 14. Том 1. 19 с.
5. Сенер К.К., Ванарма А.Х. Облицованные сталью сталежелезобенные стены: Экспериментальная база данных и расчет сдвига из плоскости // Журнал исследований конструкционной стали. Том 100. С. 197-210.
454
0
6. Крылов А. С. Численные расчеты сталежелезобетонных балок с учетом контактного взаимодействия стального сердечника с бетоном // Вестник Томского государственного архитектурно-строительного университета. 2019. Т. 21. № 2. С. 175184.
Арленинов Петр Дмитриевич, канд. техн. наук, доцент, arleninoff@,gmail. com, Россия, Москва, Национальный исследовательский Московский государственный строительный университет,
Кочергина Ольга Дмитриевна, магистр, olgakochergina1997@gmail.com, Россия, Москва, Национальный исследовательский Московский государственный строительный университет
NUMERICAL ANALYSIS OF THE WORK OF A STUD BOLT IN SHEAR USING THE PC ATENA
P.D. Arleninov, O.D. Kochergina
In this paper, the effectiveness of using the Atena software package for creating a numerical model of the stud bolt operation is considered. The analysis of normative and scientific literature regulating the modeling of steel-reinforced concrete structures is carried out. The almost complete absence of the use of this PC in our country has been established. A model of work of a stud bolt using volumetric elements in the Atena PC has been formed, which allows numerical calculations taking into account the nonlinear work of materials. The values of the ultimate shear force were determined for the numerical scheme with the specified characteristics in accordance with the regulatory documents. It was found that the use of PC made it possible to obtain the maximum shear force for the stud bolt T = 107.3 kN, which exceeds the calculated value of the regulatory framework according to STO 0047-2005 and STO 0062-200. A base has been formed and tasks have been formulated for further research of this topic.
Key words: reinforced concrete, anchor ties, shear forces, stud bolt, calculation model, Atena software package.
Arleninov Pavel Dmitrievich, candidate of technical sciences, docent, ar-leninoff@,gmail. com, Russia, Moscow, National Research Moscow State University of Civil Engineering,
Kochergina Olga Dmitrievna, master, olgakochergina199 7@gmail. com, Russia, Moscow, National Research Moscow State University of Civil Engineering
