CC BY
10
узлы крепления вертикальных связей к ядру жесткости и опоясывающей фермы жесткие, а крепление вертикальных связей к колоннам периметра - шарнирное. Такая компоновка существенно облегчит монтаж металлических конструкций, по сравнению со схемой, в которой оба аутригера имеют опоясывающую ферму и большое количество жестких узлов. Установлено, что разница в горизонтальных перемещениях верха зданий между двумя схемами будет составлять менее 1 %, а в ускорениях - около 1,5 мм/с2.
Библиографический список
1. Шуллер, В. Конструкции высотных зданий / В. Шуллер. - М. : Стройиздат, 1979. - 248 с.
2. Schuller, W. The Vertical Building Structure / W. Schuller. - New York : Van Nostrand Reinhold, 1990. - 721 p.
3. Buttner, O. Bauwerk Tragwerk Tragstructur. Band 1 und 2 / Buttner O. Hampe E. - Berlin, 1984.
4. Энгель, Х. Несущие системы / Х. Энгель. - М. : АСТ, Астрель, 2007. - 344 с.
5. МГСН 4.19-2005. Временные нормы и правила проектирования многофункциональных высотных зданий-комплексов в городе Москве.
V.I. TRAVUSH, D.V. KONIN
HIGH-RISE BUILDINGS WITH OUTRIGGER EFFORT
The present article considers some problems of definition of rational outrigger position in high-rise buildings; rational arrangement of vertical ties in plan, as well as the forms and method of their fixing to their basic structure elements. The practical recommendations on designing of outriggers in high-rise buildings are given.
УДК 624.046.5
Г.В. КОВАЛЕНКО, канд. техн. наук, профессор, [email protected]
Е.А. ЧЕВСКАЯ, канд. техн. наук, доцент,
С.А. ЖЕРДЕВА, аспирант,
popa [email protected]
БрГУ, Братск
РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ НАПРЯЖЕННО-ДЕФОРМИРОВАННОГО СОСТОЯНИЯ СТЕНОВЫХ ПАНЕЛЕЙ ПО РАЗНЫМ РАСЧЕТНЫМ МОДЕЛЯМ
Проведен анализ целесообразности оценки напряженно-деформированного состояния железобетонных конструкций по деформационной модели, позволяющей выполнять расчет с учетом физической и геометрической нелинейности конструктивных железобетонных систем в целом и их отдельных элементов. Приведены результаты исследования по двум расчетным моделям, которые согласуются с экспериментальными данными.
© Г.В. Коваленко, Е.А. Чевская, С.А. Жердева, 2009
Ключевые слова: напряженно-деформированное состояние, диаграммы деформирования, стеновые панели, математическое моделирование.
При проектировании железобетонных конструкций необходимо стремиться к обеспечению их надежности при минимальной стоимости. Одна из основных задач обеспечения надежности решается на стадии проектирования при расчете конструкции на прочность, трещиностойкость и устойчивость. В соответствии с действующими нормами, построенными на приближенных принципах, не представляется возможным описать наиболее достоверно напряженно-деформированное состояние (НДС) конструкции. Совместно с традиционными методами расчета, предусматривающими на заключительной стадии расчета сопоставление усилий от нагрузок с несущей способностью, используются неразрушающие методы оценки конструкций.
Для более полного анализа НДС железобетонных конструкций выбрана расчетная модель на основе реальных диаграмм деформирования [1], предложенная В.Н. Байковым, Н.И. Карпенко [2]. Данная модель основывается на условиях равновесия нормального сечения, разбитого на дискретные участки бетона и арматуры. Согласно данной модели учет физической нелинейности осуществляется путем аналитического описания диаграмм деформирования бетона и арматуры. Также следует отметить, что расчет наружных стеновых панелей производится при совместном действии вертикальной и горизонтальной нагрузок, т. е. на косой изгиб (рис. 1).
р р р р р
О о
о о
о о
О о
О О
, В
Рис. 1. Схема испытания стеновых панелей на вертикальную и горизонтальную нагрузки
Для реализации данной расчетной модели на основе фактических диаграмм деформирования бетона и арматуры разработана программа Б1А8ТБК [3] по оценке НДС несущих стеновых панелей с учетом нелинейного характера их деформирования.
При оценке эксплуатационной пригодности основными критериями для несущих стеновых панелей являются:
- п° протшсти Рразр > Р^р0ч ;
- по жесткости ,/факт < /к ;
- по трещиностойкости асгс < а^с.
Далее произведем анализ расчетных и экспериментальных данных, полученных на комбинате «Братскжелезобетон» при натурных испытаниях. Испытания стеновых панелей проводились согласно ГОСТ 8829-94.
Для исследования были взяты стеновые панели пяти типов с разными геометрическими параметрами и армированием (табл. 1, 2).
Таблица 1
Геометрические параметры однослойных стеновых панелей
Марка панели В, см Н, см Ьв, см А1, см А2, см В1, см В2, см С1, см С2, см
ПС 60.12.25-5л-31Ф1 25 118,5 580 72,5 217,5 2,5 2,5 72,5 217,5
ПС 60.18.25-6л-44Ф1 25 178,5 580 72,5 217,5 2,5 2,5 72,5 217,5
ПС 600.12.30 30 118,5 580 72,5 217,5 2,5 2,5 72,5 217,5
ПС 60.12.30-3л-31 30 118,5 580 72,5 217,5 2,5 2,5 72,5 217,5
ПС 600.12.25-П1 25 118,5 580 72,5 217,5 2,5 2,5 72,5 217,5
Таблица 2
Характеристики испытанных однослойных стеновых панелей
Марка панели Коли- чество испы- танных конст- рукций, шт. Класс бетона Армирование
про- ект- ный фак- тиче- ский проектное фактическое
ПС 60.12.25-5л-31Ф1 2 В5 В5 2x508 А-ІІІ 2x508 А-ІІІ
ПС 60.18.25-6л-44Ф1 1 В5 В5 2x7010 А-ІІІ 2x7010 А-ІІІ
ПС 600.12.30 2 В5 В5 2x506 А-Ш 2x506 А-Ш
ПС 60.12.30-3л-31 2 В5 В5 2x506 А-Ш 2x508 А-Ш
ПС 600.12.25-П1 4 В5 В5 2x506 А-Ш 2x508 А-Ш
Также следует отметить, что при проведении натурных испытаний фиксировались прогибы и трещины. Сопоставление экспериментальных и расчетных данных по оценке эксплуатационной пригодности стеновых панелей по прочности, жесткости и трещиностойкости приведены в табл. 3, 4, 5.
Таблица 3
Данные по оценке несущей способности панелей
Марка панели Нагрузка, кН
контрольная, по прочности фактическая разрушающая разрушающая, по СНиП разрушающая, по деформационной модели
верти- кальная горизон- тальная верти- кальная горизон- тальная верти- кальная горизон- тальная верти- кальная горизон- тальная
ПС 60.12.25-5л-31Ф1 27,80 19,74 33,80 23,44 19,93 12,90 29,0 20,0
ПС 60.18.25-6л-44Ф1 29,90 29,90 29,90 29,88 18,99 17,67 24,08 19,57
ПС 600.12.30 26,36 7,58 26,36 7,58 26,28 7,56 25,01 5,33
ПС 60.12.30-3л-31 21,80 7,80 32,59 13,82 27,54 7,24 30,91 13,39
ПС 600.12.25-П1 22,0 7,30 22,0 7,58 19,44 8,55 20,75 6,55
Таблица 4
Параметры при оценке горизонтальных прогибов
Марка панели Прогиб, мм
Контрольный прогиб Фактический Расчетное значение
прогиб по СНиП по деформационной модели
ПС 60.12.25-5л-31Ф1 18,70 20,40 19,18 17,87
ПС 60.18.25-6л-44Ф1 18,30 8,02 20,16 7,57
ПС 600.12.30 2,20 1,11 0,52 1,63
ПС 60.12.30-3л-31 2,50 2,10 1,37 3,17
ПС 600.12.25-П1 6,50 1,71 1,34 2,57
Таблица 5
Параметры ширины раскрытия трещин в горизонтальном сечении
Марка панели Ширина раскрытия трещины, мм
Контрольная ширина раскрытия Фактическая ширина раскрытия Расчетное значение
по СНиП по деформационной модели
ПС 60.12.25-5л-31Ф1 0,25 0,19 0,23 0,15
ПС 60.18.25-6л-44Ф1 0,25 0,20 0,21 0,00
ПС 600.12.30 0,25 0,20 0,00 0,00
ПС 60.12.30-3л-31 0,25 0,15 0,00 0,00
ПС 600.12.25-П1 0,25 0,12 0,00 0,00
Анализ сопоставления результатов расчета по разным моделям с экспериментальными данными приведен на рис. 2.
а
ПС 60.12.25-5л-31Ф1
# деформационная модель 4 натуральые испытания
__а__расчет по СНиП фактическая разрушающая нагрузка
б
ПС 60.12.25-5л-31Ф1
♦ деформационная модель * натулшьые испытания
—*— расчет по СНиП факкичеекая разрушающая яагрузка
Рис. 2. Развитие прогиба стеновых панелей по разным расчетным моделям: а - от вертикальной нагрузки; б - от горизонтальной нагрузки
Из анализа расчетных и экспериментальных данных видно, что расчет, выполненный по методике СНиП, дает достаточно удовлетворительную сходимость с фактическими результатами испытаний при оценке прочности стеновых панелей на совместное действие вертикальных и горизонтальных нагрузок. Расчет по принятой нелинейно-деформационной модели на основе диаграмм деформирования материалов более удовлетворительно описывает прочность и трещиностойкость исследуемых конструкций во всем диапазоне кратковременного нагружения по сравнению с методикой расчета по нормам проектирования.
Для оценки адекватности выбранных расчетных моделей по описанию фактического НДС стеновых панелей и для контроля качества их на стадии изготовления была разработана программа по вероятностному расчету стеновых панелей NARSTEN [4], которая позволяет более достоверно оценить эксплуатационную пригодность исследуемых конструкций.
Назначение требуемых величин уровней надежности для разных критериев эксплуатационной пригодности отдельных конструкций является важным вопросом, поскольку от этого зависит материалоемкость конструкций. Исследования, проведенные на комбинате «Братскжелезобетон» совместно с ЦНИИСК, показали, что для основных несущих конструкций они назначаются следующими:
- при оценке надежности по прочности НТ = 0,9986 ;
- по жесткости НТ = 0,90 ;
- по трещиностойкости НТ = 0,90 .
Из анализа показателей надежности следует, что по обеим расчетным моделям показатели надежности конструкций дают близкие результаты, которые согласуются с экспериментальными данными.
Библиографический список
1. Дудина, И.В. Особенности расчета стеновых панелей с учетом нелинейных свойств материалов / И.В. Дудина, С.А. Жердева // Материалы межрегиональной научнотехнической конференции. - Братск: ГОУ ВПО «БрГУ», 2003. - 73 с.
2. Общий случай расчета прочности элементов по нормальным сечениям / В.Н. Байков, М.И. Додонов [и др.] // Бетон и железобетон. - 1987. - № 5. - С. 16-18.
3. Программа по оценке напряженно-деформированного состояния однослойных стеновых панелей с учетом нелинейных свойств материалов (DIASTEN v. 1.00) : свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ № 2008610404 / И.В. Дудина, С.А. Жердева, Е.Ю. Зарубин // Информационный бюллетень официальной регистрации программ для ЭВМ, баз данных и топологий интегральных микросхем. - № 1. - 2008.
4. Программа по оценке надежности однослойных стеновых панелей с учетом нелинейных свойств материалов (NARSTEN v.1.00) : свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ № 2008611474 / С.А. Жердева, Е.Ю. Зарубин // Информационный бюллетень официальной регистрации программ для ЭВМ, баз данных и топологий интегральных микросхем. - № 1. - 2008.
G.V. KOVALENKO, E.A. CHEVSKAYA, S.A. ZHERDEVA
RESULTS OF RESEARCH OF STRESS-STRAIN STATE OF WALL PANELS USING DIFFERENT CALCULATION MODELS
The analysis of estimation of the stress-strain state of reinforced concrete structures on the deformation-model allows to perform the calculation, taking into account the physical and geometric nonlinear of reinforced concrete systems in general and their individual elements. The results of the study for two calculated models are coordinated with experimental data.
