CC BY
5
УДК 624.072.24
Ургалкина Д. А. студент магистратуры Тольяттинский государственный университет
Россия, Тольятти
ПРИМЕНЕНИЕ ДЕФОРМАЦИОННОЙ МОДЕЛИ К РАСЧЕТУ ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫХ ПЕРЕКРЫТИЙ ПО СТАЛЬНОМУ ПРОФИЛИРОВАННОМУ ЛИСТУ
Аннотация: В статье рассматриваются монолитные железобетонные плиты, несъемной опалубкой и внешней арматурой которых является стальной профилированный настил. Предлагается методика расчета указанных плит с применением деформационной модели как альтернатива существующему методу расчета по предельным состояниям первой и второй групп. Коэффициент условий работы, обеспечивающий совместную работу профилированного настила, бетона и арматуры, учтен при определении относительных деформаций стали профлиста. Разработанный метод расчета расширяет границы применения деформационной модели и позволяет использовать её преимущества для расчета сталежелезобетонных плит.
Ключевые слова: стальной профилированный настил, перекрытие, деформационная модель, итерация, коэффициент условий работы.
D. A. Urgalkina graduate student Togliatti State University Russia, Togliatti
APPLICATION OF DEFORMATION MODEL TO CALCULATION OF REINFORCED CONCRETE LINES ON STEEL PROFILE SHEET
Abstract: The article deals with monolithic reinforced concrete slabs, the fixed formwork and the external reinforcement of which is steel profiled flooring. A method of calculating these plates using the deformation model is proposed as an alternative to the existing method of calculation for the limiting states of the first and second groups. The coefficient of working conditions, which ensures the joint work of profiled flooring, concrete and reinforcement, is taken into account when determining the relative deformations of steel sheet profiled. The developed method of calculation expands the boundaries of the use of the deformation model and allows you to use its advantages for the calculation of concrete slabs.
Keywords: steel profiled flooring, floor, deformation model, iteration, coefficient of working conditions.
Железобетонное перекрытие по стальному профилированному настилу, иначе — сталежелезобетонное перекрытие, представляет собой монолитную конструкцию, для которой профилированный настил является несъемной опалубкой на стадии изготовления и внешней рабочей арматурой на стадии эксплуатации [1]. Такие перекрытия применимы во всех видах строительства:
в частном домостроении и в строительстве многоэтажных зданий, в постройке террас и гаражей, промышленных и гражданских зданий, при реконструкции и капитальном ремонте.
Главной отличительной особенностью таких перекрытий является работа профнастила как внешней рабочей арматуры, и она же вызывает большинство вопросов при проектировании подобных конструкций. Необходимым условием работоспособности сталежелезобетонных плит является включение профилированного настила в работу железобетонной плиты, что достигается прочным сцеплением листовой стали с бетоном, которое обеспечивается наличием рифления на поверхности профилированного настила и обязательной анкеровкой плиты на опорах пролета.
В настоящее время в нормативных документах для проектирования перекрытий по стальному профилированному настилу приводится порядок расчета по предельным усилиям первой и второй групп. При этом применение деформационной модели к расчету указанных перекрытий является наиболее перспективным. Целью данной работы является разработка метода расчета перекрытий по стальному профилированному листу с применением деформационной модели.
Как известно, в основу деформационной модели положен принцип разбиения нормального сечения конструкции на множество участков. По утвержденным в нормативном документе [2] законам деформирования материалов конструкции для каждого участка можно получить характер распределения деформаций и напряжений по нормальному сечению железобетонного элемента. Адаптируя положения к расчету по диаграммам деформирования материалов к расчеты стележелезобетонного перекрытия, в приведенные уравнения и зависимости вводим составляющую стального профилированного настила.
- ^-' -
Рисунок 1 - Расчетная схема нормального сечения
В существующей методике расчета прочности нормального сечения учтена возможность проскальзывания материалов относительно друг друга на границе бетон-профилированный лист, в уравнениях равновесия к расчетной
прочности профилированной стали применяется коэффициент условий работы, значение которого зависит от формы выштампованных рифов на поверхности профлиста. В разработанной методике расчета по деформационной модели такой коэффициент учитывается при определении максимальной относительной деформации для профилированного настила.
При апробации разработанной методики расчет проводился для нескольких вариантов расчетного сечения и результаты сравнивались с результатами расчетов по существующей методике при идентичных расчетных сечениях. Результаты расчетов оформлены в виде графиков, изображенных на рисунках 2-4.
Для демонстрации работы плиты при возрастании нагрузки от нуля до разрушения составлена модель деформирования перекрытия (рисунок 2). Расчет прогиба проводился для трех вариантов армирования конструкции: ^=1,69% - рабочей арматурой служит только профилированный настил; ^=2,05 % - в растянутую зону установлены арматурные стержни; ^=2,9% -армирование, при котором относительная высота сжатой зоны приближена к своему граничному значению.
/ см
Рисунок 2 - Сводный график зависимости прогиба от прилагаемой
нагрузки
При расчете прочности переменными величинами являлись степень армирования плиты (рисунок 3) и класс бетона (рисунок 4).
2 2.5 3 3.5
Рисунок 3 - Зависимость несущей способности от степени армирования
при разных классах бетона.
В15 В20 В25 ВЗО В35 BW В45 В50 В55 В60
Рисунок 4 - Зависимость несущей способности от класса бетона при разном армировании плиты.
Вывод.
1. Анализ полученных данных выявил высокую сходимость результатов расчетов по двум методикам, что свидетельствует о том, что разработанная методика справедлива и может быть применена к расчетам сталежелезобетонных плит.
2. Метод расчета по деформационной модели имеет ряд преимуществ, таких как:
- деформационная модель дает возможность оценивать состояние всех элементов конструкции на всех этапах её работы по мере возрастания нагрузки от нуля до разрушения;
- отсутствует необходимость учитывать положение нейтральной
оси;
- расчет прогибов позволяет увидеть стадии работы перекрытия и отследить влияние той или иной составляющей сечения на общую несущую способность, что позволяет делать выводы об эффективности конструкции перекрытия;
3. При высокой сходимости результатов расчетов по двум методикам на основании аналитических данных обоих расчетов можно прийти к схожим выводам о конструкции перекрытия и её поведении при различных воздействиях.
В целом разработанная методика расчета железобетонных перекрытий по стальному профилированному настилу расширяет возможности применения деформационной модели как универсального современного инструмента при проектировании различных конструкций. Наиболее эффективным будет внедрение разработанного алгоритма в различные программные комплексы, где весь её потенциал может использоваться для создания математических моделей конструкций и их расчетов.
Использованные источники:
1. СП 266.1325800.2016. Конструкции сталежелезобетонные. Правила проектирования. - Введ. 2017-07-01. - М. : Издательство стандартов, 2017. -131 с.
2. СП 63.13330.2012. Бетонные и железобетонные конструкции. Основные положения. - Введ. 2013-01-01. - М. : Изд-во стандартов, 2012. - 161 с.
3. Тошин, Д.С. Нелинейный метод расчета перекрытий по стальному профилированному настилу / Д.С. Тошин // Научное обозрение. - 2017. - № 23. - С. 23-31.
4. Тошин, Д. С. Поиск оптимального способа реализации итерационного приближения при расчете по деформационной модели / Д.С. Тошин, М.П. Анисимова // Научное обозрение. - 2016. - № 17. - С. 25-29.
