CC BY
20
УДК62
А.С. Карнаух
магистрант 3 курса напр. «Строительство», СПбГАСУ, г. Санкт-Петербург, РФ E-mail: [email protected]
СРАВНЕНИЕ НАПРЯЖЕННО-ДЕФОРМИРОВАННЫХ СОСТОЯНИЙ МОНОЛИТНЫХ ПЛИТ ПЕРЕКРЫТИЯ БЕЗ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ И С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ПРЕДВАРИТЕЛЬНОГО НАПРЯЖЕНИЯ АРМАТУРЫ
Аннотация
В данной работе c применением расчётного комплекса SCAD 21.1.7.1 выполнен анализ группы расчётных схем конструктивной системы «колонны-плита перекрытия» без преднапряжения арматуры, со следующими параметрами:
№ Пролет (м) Толщина плиты (мм) Класс бетона Размеры колонн (мм) Высота колонн (м)
1 6х6 200 В25 400х400 4
2 6,5х6,5 200 В25 400х400 4
3 7х7 200 В25 400х400 4
4 7,5х7,5 200 В25 400х400 4
5 8х8 200 В25 400х400 4
Выполнена оценка конструктивной реализуемости, требуемого армирования для плит рассмотренных пролётов и величин их прогибов в сравнении с нормативно допустимыми.
С применением расчётного комплекса SCAD 21.1.7.1 выполнено построение объёмной модели (пролёт 8.0х8.0м, толщина плиты 200мм из бетона В25, колонны 400х400мм высотой 4м из бетона В25) с детальным моделированием слоёв бетона и точным положением стержней арматуры, с заданием их физико-механических характеристик.
По полученным результатам расчетов составлены выводы.
Ключевые слова:
Безбалочное перекрытие, предварительно-напряжённый железобетон, потери напряжений, прогиб, нелинейная жёсткость, объемная модель, трещиностойкость.
Применительно к монолитным несущим железобетонным строительным конструкциям основные пути снижения себестоимости лежат в области сокращения расхода собственно монолитного железобетона, что достижимо с помощью ряда конструктивно-оптимизационных приёмов, например:
• переход с перекрёстно-стеновой на пилонно-колонную несущую конструктивную систему вертикальных элементов;
• увеличение пролёта несущих конструкций;
• всемерное уменьшение толщины несущих конструкций;
• рациональное использование арматуры в железобетоне.
Многоэтажное монолитное строительство имеет свои естественные конструктивные ограничения (например, неуместно применение большепролетных криволинейных выпукло-вогнутых безмоментных элементов перекрытий), а лимитирующим фактором в плоских перекрытиях является экономически разумное соотношение прогиба и толщины. [1]
Одним из эффективных способов уменьшения прогиба и минимизации толщины плиты перекрытия при увеличенном пролёте является применение предварительного напряжённой арматуры.
~ 31 ~
Рассмотрим группу расчётных схем конструктивной системы «колонны-плита перекрытия». Для начала необходимо найти ту величину пролета, которая по критерию ограничения прогиба окажется не реализуемой при рассматриваемой толщине плиты 200мм и бетоне класса В25 без использования преднапряжения арматуры. Предельно-допустимые прогибы принимаем как 1/200 пролета.
№ п/п НАГРУЗКА: Нормативное значение Коэф. надежности Расчетное значение Номер загружения Примечание
1 собственный вес монолита 2500 кг/м3 1,1 2750 кг/м3 1 прикладывается автоматически
2 масса пола 125 кг/м2 1,1 138 кг/м2 2 245 и 270 кг/м2
3 масса перегородок 120 кг/м2 1,1 132 кг/м2 соответственно
4 полезная нагрузка 200 кг/м2 1,3 260 кг/м2 3 доля длительной части 0,5
Результаты расчёта Схемы №1 (пролёт 6.0х6.0м, толщина плиты 200мм из бетона В25, колонны 400х400мм высотой 4м из бетона В25)
Прогибы (от полных нормативных и пониженных нагрузок соответственно):
Результаты расчёта Схемы №2 (пролёт 6.5х6.5м, толщина плиты 200мм из бетона В25, колонны 400х400мм высотой 4м из бетона В25)
Армирование (1, 2, 3 и 4 ряды соответственно, с учётом трещиностойкости):
2410-6070 ИННОВАЦИОННАЯ НАУКА №1 / 2019
Прогибы (от полных нормативных и пониженных нагрузок соответственно):
Результаты расчёта Схемы №3 (пролёт 7.0х7.0м, толщина плиты 200мм из бетона В25, колонны 400х400мм высотой 4м из бетона В25)
Армирование (1, 2, 3 и 4 ряды соответственно, с учётом трещиностойкости):
ш ш
ш «
Прогибы (от полных нормативных и пониженных нагрузок соответственно):
Результаты расчёта Схемы №4 (пролёт 7.5х7.5м, толщина плиты 200мм из бетона В25, колонны 400х400мм высотой 4м из бетона В25)
Армирование (1, 2, 3 и 4 ряды соответственно, с учётом трещиностойкости):
Прогибы (от полных нормативных и пониженных нагрузок соответственно):
Результаты расчёта Схемы №5 (пролёт 8.0х8.0м, толщина плиты 200мм из бетона В25, колонны 400х400мм высотой 4м из бетона В25)
Армирование (1, 2, 3 и 4 ряды соответственно, с учётом трещиностойкости):
Фактические полученные прогибы плит перекрытий от полной нормативной нагрузки (в зависимости от пролётов) по результатам расчётов:
полные прогибы, мм
6 м 6,5 м 7 м 7,5 м 8 м
Центральный пролет -13,071 -18,167 -24,729 -32,798 -42,907
Боковые пролеты -16,782 -23,453 -31,995 -42,656 -55,865
Угловой пролет -19,309 -27,06 -36,965 -49,347 -64,731
То же, в виде графика:
Диаграмма ПРОЛЕТ/ПРОГИБ (полные нагрузки)
Пролет, м
6 6,5 7 7,5 В
Фактические полученные прогибы плит перекрытий от пониженной нормативной нагрузки (в
зависимости от пролётов) по результатам расчётов:
пониженные прогибы, мм
6 м 6,5 м 7 м 7,5 м 8 м
Центральный пролет -11,689 -16,246 -22,113 -29,328 -38,368
Боковые пролеты -15,008 -20,973 -28,611 -38,144 -49,955
Угловой пролет -17,267 -24,197 -33,055 -44,126 -57,883
То же, в виде графика:
Диаграмма ПРОЛЕТ/ПРОГИБ (пониженные нагрузки):
Пролет, м
6 6,5 7 7,5 8
-65 -1-
центральный пролет боковые пролеты угловой пролет
На основании данных таблиц и диаграмм «пролёт/прогиб» можно сделать вывод, что по критерию ограничения прогиба пролёты величинами сеток колонн 7.5х7.5м и 8.0х8.0м не реализуемы при рассматриваемой толщине плиты 200мм и бетоне класса В25.
В соответствии с п.6.2.5, 6.2.6 и 6.2.7 СП 52-103-2007 «Железобетонные монолитные конструкции зданий» значения нелинейных жёсткостей железобетонных элементов устанавливаются в первом приближении (для более точной оценки распределения усилий в элементах конструктивной системы и прогибов) со следующими понижающими начальный модуль упругости бетона коэффициентами: 0,6-ЕЬ для вертикальных сжатых элементов и 0,2-ЕЬ для изгибаемых плит перекрытий (покрытий) с учётом фрагментарного наличия зон нормируемого длительного и кратковременного наличия трещин и длительности действия нагрузки. Такой подход был использован для приближенного определения прогибов в схемах №№ 1-5. [2]
Однако очевидно, что только построение объёмной модели с детальным моделированием бетона и стержней арматуры с их физико-механическими характеристиками позволит более тщательно проанализировать напряжённо-деформированное состояние конструкции. [3]
Реализация преднапряжения основного армирования плиты в объёмной модели (пролёт 8.0х8.0м, толщина плиты 200мм из бетона В25, колонны 400х400мм высотой 4м из бетона В25) с детальным моделированием слоёв бетона и точным положением стержней арматуры, с заданием их физико-механических характеристик, построенной с применением расчётного комплекса SCAD 21.1.7.1.
Верхний предел величины преднапряжения арматуры А500с ограничим 500 Мпа. Суммарные потери преднапряжения учтём как 12%.
Таким образом, заложим в модель преднапряжение НИЖНЕЙ СЕТКИ основного армирования плиты 500х0.88=440 МПа.
Для точности 440 МПа соответствует 4300 кг/см2. [4]
Прикладываем усилие преднапряжения 4,3 тс к стержням НИЖНЕЙ СЕТКИ основного армирования плиты:
Результаты расчётов модели с преднапряжением
Усилия в нижней основной ПРЕДНАПРЯЖЕННОЙ арматуре (1-й и 2-й ряды) от нормативных нагрузок:
Усилия в нижней доборной арматуре (1-й и 2-й ряды) от нормативных нагрузок:
Усилия в верхней основной арматуре (3-й и 4-й ряды) от нормативных нагрузок:
Прогибы плиты от полных нормативных нагрузок при наличии преднапряжения нижней основной
сетки:
Прогибы плиты от пониженных нормативных нагрузок при наличии преднапряжения нижней основной сетки:
Усилия в нижней основной ПРЕДНАПРЯЖЕННОЙ арматуре (1-й и 2-й ряды) от расчётных нагрузок:
Усилия в нижней доборной арматуре (1-й и 2-й ряды) от расчётных нагрузок:
0111025323482348022348230002000153482348484848534823
Анализ результатов показывает, что максимальные прогибы плиты от полных нормативных нагрузок
при наличии преднапряжения нижней основной сетки 41,1-44,0мм; прогибы плиты от пониженных нормативных нагрузок при наличии преднапряжения нижней основной сетки 36,8-39,4мм.
Выводы по работе:
Применительно к монолитным несущим железобетонным строительным конструкциям основные пути всемерного сокращения себестоимости строительства лежат в области сокращения расхода собственно монолитного железобетона, что достижимо с помощью ряда конструктивно-оптимизационных приёмов (переход с перекрёстно-стеновой на пилонно-колонную несущую конструктивную систему вертикальных элементов, увеличение пролёта несущих конструкций, уменьшение толщины несущих конструкций и рациональное использование арматуры в железобетоне), значимо дополняемых путём применения предварительного напряжённой арматуры.
Рассмотренная модель, при заданных параметрах нагрузки, толщине плиты и классе материала, доказала возможность применения пролётов величинами до 8х8 метров при использовании предварительного напряжения нижней арматурной сетки.
Таким образом, задачу уменьшения прогиба при заданных параметрах нагрузки, фиксированных пролёте, толщине плиты и классе материала, можно считать решённой применением предварительного напряжения основной арматуры нижней сетки плиты. Список использованной литературы
1. Гранквист Р.В. // Будущее строится сегодня// Буклет//ЛенСпецСМУ -СПб, 2003 г.
2. СП 52-103-2007 «Железобетонные монолитные конструкции зданий»// ФГУП «НИЦ» Строительство»// Москва, 2007 г.
3. Лалин В.В., Колосова Г.С. Численные методы в строительстве. Решение одномерных краевых задач методом конечных элементов: Учеб. пособие. Спб.: Изд-во СПбГТУ. 2001 г.
4. Карпиловский В.С., Криксунов Э.З., Маляренко А.А., Перельмутер А.В.,Перельмутер М.А.. Вычислительный комплекс SCAD // М.: Издательство АСВ, 2007 г.
© Карнаух А.С., 2019
УДК 519.7
М.В. Кубрак
аспирант, ФГБОУ ВО «СибГУ им. М.Ф. Решетнёва»
г. Красноярск, РФ Е-тай: [email protected]
МЕТОДЫ ПРОГНОЗИРОВАНИЯ НАДЕЖНОСТИ ЭЛЕКТРОННОЙ КОМПОНЕНТНОЙ БАЗЫ
Аннотация
Разработка электронной компонентной базы требует необходимость продления показателей безотказности, используемых в радиоэлектронных изделиях. К качеству и надежности ИС, независимо от того, в какой радиоэлектронной аппаратуре они будут применены, предъявляются очень высокие требования, поэтому увеличение надежности с помощью отбраковочных испытаний не позволит допустить к установке в БА электронные компонентные базы с дефектами.
Ключевые слова: Надежность, метод, качество, электронная компонентная база
В технологическом процессе изготовления ИС предусмотрен производственный контроль качества, предназначенный для выявления явных дефектов, характеризующих процент выхода годных изделий, и
