Доклад на защите
Здравствуйте, уважаемые члены государственной аттестационной комиссии, представляю Вашему вниманию магистерскую диссертацию на тему «Сопротивление продавливанию плоских железобетонных плит, усиленных поперечной арматурой».
Слайд 1
Плоские безкапительные безбалочные перекрытия являются наиболее массовыми конструкциями в современных зданиях. Нередко в строительной практике возникает необходимость усиления подобных перекрытий по различным причинам: ошибки при проектировании, строительный брак, увеличение нагрузок в связи с реконструкцией здания. Одним из наиболее эффективных с конструктивной точки зрения методов является установка поперечной арматуры в приопорной зоне. При надёжной анкеровке поперечная арматура значительно повышает сопротивление плит продавливанию и пластичность их работы. Вместе с тем, малоизученными остаются вопросы влияния количества, шага и предварительного напряжения поперечной арматуры на прочность плит при продавливании. Так же представляет интерес возможность применения арматуры из высокопрочных сталей.
|
|
Слайд 2
За последние годы произошел ряд аварий зданий, связанных с обрушением плит перекрытий вследствие продавливания.
Слайд 3
Аналогичные обрушения встречаются и в зарубежной практике. Эти обстоятельства подтверждают актуальность изучения вопроса сопротивления плит на продавливание.
Слайд 4
Целью данной работы является исследование сопротивления продавливанию железобетонных плит, усиленных поперечной арматурой, и разработка рекомендаций по проектированию данного метода усиления.
Для достижения поставленной цели была разработана конечно-элементная модель, с помощью которой проанализировано напряженно-деформированное состояние плиты на всех стадиях работы и выявлено влияние наиболее значимых факторов на сопротивление плит продавливанию.
Слайд 5
В качестве экспериментальной базы исследования были выбраны результаты проведенных в НИИЖБ испытаний фрагментов железобетонных плит, усиленных поперечной арматурой, при продавливании сосредоточенной силой от колонны.
Слайд 6
В качестве инструмента для численных исследований был принят метод конечных элементов, реализованный в программном комплексе АБАКУС. Заложенная в программу модель деформирования бетона позволяет учитывать накопление повреждений на ветви разгрузки с помощью коэффициентов повреждения при сжатии (dc) и растяжении (dt).
Слайд 7
Диаграмма деформирования арматуры была принята с двумя линейными участками – участком упругой работы арматуры и площадкой текучести.
|
|
Слайд 8
Шаг сетки разбиения конечно-элементной модели, который определяет сходимость численного решения, составил 7 мм.
Слайд 9
В целях сокращения времени расчёта моделировалась только четверть опытного образца.
Слайд 10
Сравнение несущей способности и прогибов экспериментальных образцов и конечно-элементных моделей показало их хорошую сходимость.
Слайд 11
Картина трещинообразования в конечно-элементных моделях также была качественно близка к зафиксированной на опытных образцах.
Слайд 12
Характер изменения напряжений в поперечных стержнях показывает, что работу плит, усиленных под нагрузкой, с достаточной степенью точности можно моделировать преднапряжением поперечных стержней перед нагружением образца.
Слайд 13
Таким образом, был сделан вывод, что разработанная модель адекватно описывает реальное поведение узлов сопряжения плит с колонной под нагрузкой и может быть использована для численного анализа.
Слайд 14
В то же время, расчёта нормативная методика расчёта на продавливание показывает занижение несущей способности в среднем на 13%.
Слайд 15
С помощью разработанной конечно-элементной модели было проанализировано влияние четырёх основных факторов на сопротивление плит продавливанию. Первый фактор – процент поперечного армирования. С его повышением несущая способность возрастает, но лишь до определённого предела.
Слайд 16
Выявлено, что при содержании поперечной арматуры до 0,43% разрушение происходит в зоне поперечного армирования с достижением в стержнях предела текучести, а при большем её количестве схема разрушения меняется – разрушение происходит по грани колонны до первого ряда арматуры и несущая способность не повышается.
Слайд 17
Второй фактор – уровень предварительного напряжения арматуры усиления. Его повышение с 25 до 75% от предела текучести поперечных стержней практически не как не отразилось на несущей способности и деформативности плиты.
Слайд 18
Из графиков видно, что предварительное напряжение арматуры усиления способствует более быстрому и надёжному включению её в работу, поэтому обязательно должно предусматриваться при усилении.
Слайд 19
Третий фактор – прочность арматуры усиления. Её повышение с 200 до 745 МегаПаскалей при одновременном снижении площади поперечного сечения не отразилось на несущей способности и деформативности плиты. Таким образом, подтверждена возможность применения в качестве арматуры усиления высокопрочных сталей.
Слайд 20
Четвёртый фактор – шаг поперечной арматуры. Было проанализировано поведение образцов при шаге от 0,3 до 1,75 h 0 – рабочей высоты сечения. Увеличение шага постановки арматуры усиления снижает несущую способность плиты при продавливании.
Слайд 21
На основе анализа полученных результатов было определено оптимальное значение шага – это 0,5 h 0, расположение ближайшего к колонне стержня – 0,3…0,5 h 0 и минимальная ширина зоны постановки поперечной арматуры усиления – 1,5∙ h 0.
Слайд 22
При шаге больше 1,75· h 0, разрушение происходит между гранью колонны и первым стержнем поперечного армирования, и усиление становится неэффективным.
Слайд 23
На основании результатов, полученных в ходе численного эксперимента, были разработаны рекомендации по расчёту
Слайд 24
и конструированию усиления плит сквозными шпильками.
Слайд 25
Результаты данной работы позволили более детально проанализировать механизм сопротивления продавливанию плоских железобетонных плит, а их применение в реальной строительной практике будет способствовать более обоснованному и качественному проектированию усиления железобетонных плит на продавливание установкой поперечной арматуры.
|
|
На этом мой доклад закончен. Благодарю за внимание.
Ответы на замечания
Недостаточно обосновано утверждение о том, что арматуру усиления, установленную под действием нагрузки, в расчёте можно рассматривать как поперечное армирование, устанавливаемое до бетонирования.
Ответ. На слайде 12 показан график изменения напряжений в поперечных стержнях, из которого видно, что когда прикладываемая к модели нагрузка достигнет уровня, действующего на усиливаемый опытный образец, характер изменения напряжений в поперечных стержнях становится сравнительно близким. Это и даёт основание рассматривать арматуру усиления, установленную под действием нагрузки, как поперечное армирование, устанавливаемое до бетонирования.