Моделирование усиления надколонного стыка безригельного каркаса Текст научной статьи по специальности «Строительство и архитектура»

ИРКУТСКИМ государственный университет путей сообщения

8. Корн Г. К., Корн Т. К. Справочник по математике для научных работников и инженеров. М. : Наука, 1973. 831 с.

9. Ван дер Варден. Алгебра. М. : Наука, 1979. 623 с.

10. Фихтенгольц Г. М. Курс дифференциального и интегрального исчисления. Т. 1. М. ; СПб.: Физматлит, 2001. 679 с.

11. Березин И. С., Жидков Н. П. Методы вычислений. Т. 2. М. : ГИФМЛ, 1960. 620 с.

12. Крейн М. Г., Неймарк М. А. Метод симметрических и эрмитовых форм в теории отделения корней алгебраических уравнений. Харьков : ГТТИ, 1936. 39 с.

УДК 699.841 Щербин Сергей Анатольевич,

к. т. н., доцент, декан факультета технической кибернетики, Ангарская государственная техническая академия, e-mail: sshherbin@mail.ru

Чигринская Лариса Сергеевна, старший преподаватель кафедры промышленного и гражданского строительства, Ангарская государственная техническая академия, e-mail: ChS81@mail.ru

МОДЕЛИРОВАНИЕ УСИЛЕНИЯ НАДКОЛОННОГО СТЫКА

БЕЗРИГЕЛЬНОГО КАРКАСА

S.A. Shcherbin, L.S. Chygrynskaya

BEAMLESS FRAMEWORKS ABOVE COLUMN JOINT STRENGTHENING MODELING

Аннотация. В статье рассмотрены различные варианты усиления надколонного стыка безбалочного перекрытия. Выполнено моделирование усиленных стыков в среде SCAD, проведен анализ и сравнение данных численного расчета с целью выбора наиболее рационального варианта усиления.

Ключевые слова: моделирование, усиление, надколонный стык; безригельный каркас, безбалочное перекрытие.

Abstract. Various options of strengthening above-column the joint of beamless flat slabs are considered. Analysis and comparison of the numerical calculation data in the SCAD program are executed.

Keywords: modeling in SCAD, strengthening, beamless flat slab, stress and deformation distribution.

За первое десятилетие XXI века в России претерпели существенное изменение многие нормы и правила в области строительства.

В результате большое количество как эксплуатируемых, так и недостроенных зданий, запроектированных по прежним нормам, не удовлетворяют современным требованиям.

Сложившаяся ситуация требует оценки несущей способности и пригодности к нормальной эксплуатации конструкций существующих зданий, а также поиска новых вариантов усиления применяющихся в строительстве конструктивных си-

стем (КС).

В России широкое распространение получили системы с безригельным каркасом, характеризующиеся быстротой возведения, архитектурной выразительностью и свободной внутренней планировкой помещений с одновременным обеспечением прочности, надежности и устойчивости здания [1].

По проблемам использования КС с безри-гельным каркасом в строительной практике имеется большое количество научных публикаций, однако очень ограниченна информация об экспериментальных исследованиях работы таких систем под нагрузкой, отсутствуют четкие рекомендации по обеспечению пространственной жесткости здания [2, 3]. Кроме того, известным КС присущи значительные недостатки - сложная технология и, соответственно, трудоемкость выполнения стыков между плитами и надколонного стыка, что зачастую приводит к уменьшению надежности системы.

Поэтому актуальным представляется экспериментальное исследование напряженно-деформированного состояния безбалочного перекрытия с целью поиска эффективных вариантов повышения надежности и сейсмостойкости зданий.

В результате натурных испытаний конструктивной ячейки безбалочного перекрытия, встроенной в систему каркаса КУБ-1, было выявлено неравномерное распределение прогибов

Современные технологии. Математика. Механика и машиностроение

и нарушение регулярности полей напряжении перекрытия в зонах сопряжения надколонных панелей со стойками каркаса и, соответственно, недостаточная и разная жесткость надколонных стыков [4].

Обозначенные проблемы косвенно свидетельствуют о нарушении технологии производства работ по устройству стыков в условиях стройплощадки, поскольку в каркасе системы КУБ-1 все сопряжения конструктивных элементов должны обладать одинаковой жесткостью.

Соответственно, на следующем этапе работы возникла необходимость разработки новых технических решений по усилению надколонного стыка безригельных каркасов.

Согласно проектной документации на строительство зданий и сооружений по серии КУБ, безкапительный стык плит перекрытия с колоннами (рис. 1) выполняется сваркой специальных металлических элементов с последующим замоноли-чиванием монтажных узлов. Отверстие в надко-лонной плите обрамляется прокатным уголком.

Были разработаны несколько вариантов модифицированного надколонного стыка (рис. 2). В 1-м варианте (рис. 2, а) предполагается устройство металлической обоймы из прокатного уголка поверху и понизу надколонного стыка (возможно обойму устраивать только поверху - вариант 1*). Уголки крепятся к закладным деталям плиты сваркой, а к колонне анкерными болтами или шпильками. Во 2-м варианте (рис. 2, б) усиление существующего узла осуществляется добавлением стержней горизонтальной арматуры, уложенных во взаимно перпендикулярных направлениях поверху плиты и проходящих сквозь колонну. В 3-м варианте (рис. 2, в) подразумевается устройство верхней обоймы, состоящей из прокатных уголков, имеющих анкеровку от колонны на плиту.

Для сравнения эффективности представленных вариантов усиления с точки зрения разгрузки узла путем снижения воспринимаемых усилий было выполнено компьютерное моделирование и расчет по прочности и по деформациям надколон-ных стыков с помощью вычислительного комплекса SCAD на постоянную и временную равномерно распределенную нагрузку. Изополя напряжений, возникающих в надколонной части плиты, с учетом усиления по 1 -му варианту и без него изображены на рис. 3, 4. Полученные значения прогибов плиты в надколонной и консольной частях, нормальных и касательных напряжений, возникающих в надколонном стыке поверху и понизу безбалочного перекрытия, приведены в табл. 1.

№

1

Монт а жн о я "пр их дать, а"

о

210

о

Г-.,

о'

О}

Монтажная сборка 5 случае/ растягибающих усилий

210

1

200

200

/ - 7

Рис. 1. Стык надколонной плиты перекрытия с колонной: 1 - закладная деталь, соединяющая стержень колонны с закладной деталью надколонной плиты; 2 - бетонная монолитная заделка

Рис. 2. Варианты усиления надколонного стыка

Рис. 3. Изополя напряжений N (т/м ) в надколонной части плиты серийного узла (без усиления)

Рис. 4. Изополя напряжений N (т/м ) в надколонной части плиты узла, усиленного по варианту 1

Т а б л и ц а 1

Сравнение способов усиления надколонного стыка

Параметр Узел

без усиления 1 1* 2 3

2нч, мм -0,28 -0,17 -0,21 -0,23 -0,19

Zк,, мм -0,74 -0,51 -0,59 -0,64 -0,61

дт нч, верх г/м2 ' 137-161 135-159 137-160 116-136 133-156

ДТ нч, низ т/м2 -144-168 -147-170 -137-160 -134-155 -137-160

нч, верх т/м2 225264 147173 169200 187220 218254

нч, низ 1\у . т/м2 -237-276 -158-184 -197-228 -212-245 -210-245

дт нч, верх т/м2 ' 67 44 62 57 48

дт нч, низ т/м2 -67 -49 -44 -56 -44

Тхунч, т/м2 ±(85-100) ±(14-17) ±(28-37) ±(70-82) ±(74-87)

/р. аРм т -1,05 -0,79 -0,86 -0,91 -0,86

О р.арм т +0,43 +0,26 +0,34 -0,35 -0,27

ОД, т 0 0 -0,07 -0,02 -0,03

Примечания:

гТИЧ гуКЧ

- Z , Z - вертикальное смещение плиты в надколонной и консольной частях;

- усилия взяты при загружении «собственный вес + временная нагрузка»;

- для стали С245 Я = 240 МПа = 24465 т/м2;

- Ыхт - напряжения в материале в надколонной части плиты (верх плиты - растяжение; низ плиты - сжатие);

- ^ арм - продольное усилие в рабочей арматуре колонны;

- ор-арм - перерезывающее усилие, действующее на рабочую арматуру колонны;

- — усилие во введенной закладной детали в теле плиты перекрытия;

- в узлах 1 и 1* уголок усиления смоделирован пластиной, т. е. только одной полкой уголка.

Анализируя данные табл. 1, можно отметить следующее:

- усилия (№■ арм и имеют наименьшие абсолютные значения для варианта 1 усиления. Соответственно, его применение позволит повысить степень статической неопределимости кон-

струкции и приведет к перераспределению усилий при загружении безбалочной плиты, образованию пластических шарниров [2] и снижению вертикальной нагрузки на колонну;

- наибольшее снижение деформаций ^нч, Zкч) и, следовательно, уменьшение напряжений в материале плиты (М„ N, N Txy) также наблюдается для варианта 1.

Данные для сравнения способов усиления по силовым факторам, возникающим в элементах усиления (табл. 2), могут быть использованы для обоснованного подбора размеров усиливающих элементов, снижения материалоемкости и затрат на усиление надколонного стыка.

Т а б л и ц а 2 Сравнения вариантов по силовым факторам

в элементах усиления

Параметр Узел, элемент усиления

1, обойма из уголка поверху и понизу плиты 1*, обойма из уголка поверху плиты 2, арматурные стержни 3, обойма из уголка с анкеров-кой

Z, мм -0,15 -0,17 - -

N, т - - 1,14 1,22

N/, т/м2 1003-1765 1369-2160 - -

N/, т/м2 1007-1772 1373-2167 - -

Qz, т - - -0,17 +0,39

My, т-м - - ±0,01 ±0,02

Соответственно, по результатам сравнения вариантов из соображений эффективности снижения силовых факторов в надколонной части и трудоемкости выполнения элементов усиления наиболее предпочтителен вариант 1. Применение такого способа усиления приведет к увеличению жесткости горизонтального диска перекрытия и повышению сейсмостойкости конструктивной системы безригельного каркаса.

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

1. Чигринская Л. С., Бержинская Л. П. Анализ использования безригельного каркаса в сейсмических районах // Строительный комплекс России: наука, образование, практика : материалы междунар. науч.-практ. конф. Улан-Удэ : Изд-во ВСГТУ, 2008. С. 60-63.

2. Руководство по проектированию железобетонных конструкций с безбалочными перекрытиями. М. : Стройиздат, 1979. 65 с.

3. Руководство по расчету статически неопределимых железобетонных конструкций. М. : Стройиздат, 1975. 189 с.

4. Чигринская Л. С., Киселев Д. В., Щербин С. А. Изучение работы конструктивной ячейки безбалочного перекрытия системы КУБ-1 // Вестник ТГАСУ. 2012. № 4 (37). С. 128-143.

УДК 622.235:622.274.36.063.23 Тюпин Владимир Николаевич,

д. т. н., профессор каф. БЖД и ЗС, ЗабИЖТИрГУПС, тел. 89144408282, e-mail:TyupinVN@zab.megalink.ru

Святецкий Виктор Станиславович,

генеральный директор ОАО «Приаргунское производственное горно-химическое объединение»,

тел. 83024525110

МЕТОДИКА ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПАРАМЕТРОВ БВР ПРИ ОТРАБОТКЕ МАЛОМОЩНЫХ УРАНОВЫХ РУДНЫХ ТЕЛ С ЦЕЛЬЮ СНИЖЕНИЯ РАЗУБОЖИВАНИЯ

V.N. Tyupin, V.S. Sviatetsky

METHODS OF BORING-BLASTING RATINGS DETERMINATION IN THE LOW-POWERED URANIUM ORE-BODIES MINING FOR THE PURPOSE OF INCREASING THE USEFUL COMPONENT IN THE BULK

Аннотация. Приведены механизм и зоны действия взрыва скважинных зарядов ВВ в трещиноватом горном массиве, зависимости для определения параметров ВВР при камерных вариантах систем отработки маломощных урановых рудных тел. Применение камерных вариантов отработки позволит увеличить производительность

добычи и снизить разубоживание руд по сравнению с нисходящей слоевой выемкой с твердеющей закладкой.

Ключевые слова: маломощные рудные тела, камерные системы разработки, механизм зоны действия взрыва, параметры БВР, разубожива-ние.