Сравнение результатов с нормативной методикой расчёта

Выполненные в настоящей диссертационной работе теоретические исследования работы усиленных плит на продавливание показали, что в целом, арматуру усиления, установленную под действием нагрузки, можно рассматривать как поперечное армирование, устанавливаемое до бетонирования.

Для проверки возможности использования расчётных положений СП 63.13330.2012 при расчёте на продавливание плит, усиленных сквозными шпильками, были выполнены расчёты опытных образцов, рассмотренных в разд. 2.1, по данной методике. Сравнение результатов опытов образцов с результатами расчётов на продавливание по приведённой выше методике представлены в таблице 2.3.

Для опытных образцов, усиленных поперечной арматурой, учтены результаты расчётов для расчётного сечения, расположенного за контуром поперечного армирования (7-я колонка). В расчётах принимались средние значения прочностных характеристик материалов.

Таблица 2.3

Сравнение результатов нормативного расчёта и экспериментов

Марка образца

Класс бетона

R_bt, МПа

F_ult _{, b}, кН

F_ult _{, sw}, кН

F_ult _{, b} + F_ult _{, sw}, кН

F_ult _{, out}, кН

F_ult, кН

F ^эксп, кН

F_ult / F ^эксп

Теоретическое усиление

Фактическое усиление

S1D0

B17,0

1,53

209

234

0,89

S2D0

B24,0

1,93

278

315

0,88

S3DW1

B22,5

1,85

268

211

479

458

514

0,89

2,19

2,27

S4DW1P

B25,0

1,98

291

211

502

495

590

0,84

2,37

2,52

S5DW2

B24,0

1,93

278

249

527

427

500

0,85

1,53

1,59

Среднее значение

0,87

Стандартное отклонение

0,022

Ошибка среднего

0,01

Коэффициент вариации

2,5%

Как показано в таблице 2.3, отклонения соотношений F_ult / F ^эксп составляют от 0,85 до 0,89 (средняя величина соотношений 0,87 с коэффициентом вариации 2,5%), т.е. методика расчёта на продавливание по СП 63.13330.2012 плоских железобетонных плит, усиленных поперечными шпильками при действии сосредоточенной продавливающей силы, даёт небольшое (в среднем 13%) отклонение в сторону запаса.

Выводы по главе 2

1. Установка поперечной арматуры является эффективным методом усиления на продавливание. Применение поперечной арматуры приводит к изменению механизма разрушения плит: от хрупкого разрушения, к более пластичному.

2. При увеличении коэффициента поперечной арматуры усиления меняется вид разрушения: при высоких коэффициентах поперечного армирования плита разрушается за зоной поперечного армирования.

3. Постановка поперечной арматуры усиления практически не меняет характера трещинообразования в плитах.

4. Конечно-элементная модель узла сопряжения плит перекрытий с промежуточной колонной, разработанная в программном комплексе Abaqus, основанная на использовании модели с накоплением повреждений для бетона, позволяет определить продавливающую силу, напряжённо-деформированное состояние на всех этапах нагружения плит в условиях продавливания, в том числе и усиленных поперечной арматурой.

5. Сравнение результатов расчёта с использованием конечно-элементной модели с результатами опытов показало хорошую точность по разрушающей нагрузке и по деформациям.

6. Среднее значение отношений несущей способности посчитанных в КЭ модели к разрушающим нагрузкам экспериментальных образцов составляет 0,99 со среднеквадратическим отклонением 0,09 и коэффициентом вариации 9,1%.

7. Анализ диаграммам деформирования опытных образцов показал, что КЭ модели удовлетворительно описывают реальное поведение узлов сопряжения плит с колонной под нагрузкой и могут быть использованы для расчётов плит перекрытий, в том числе усиленных поперечном арматурой.

8. Сравнение результатов расчёта и эксперимента показало, что в целом, арматуру усиления, установленную под действием нагрузки, можно рассматривать как поперечное армирование, устанавливаемое до бетонирования.

9. Расчёт на продавливание плоских железобетонных плит, усиленных поперечными шпильками при действии сосредоточенной продавливающей силы, выполненный по СП 63.13330.2012 как для обычных плит, даёт небольшое отклонение (в среднем 13%) в сторону запаса.

ГЛАВА 3. ЧИСЛЕННЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ

Программа численного эксперимента

В соответствии с проведенным обзором экспериментальных и теоретических исследований в диссертации для численных испытаний были определены основные факторы, влияющие на прочность плит на продавливание.

Наименование параметров и диапазон изучения влияющих факторов на прочность плит при продавливании, принятый в диссертации, приведен в таблице 3.1.

Таблица 3.1

Исследуемые параметры

№ п/п	Варьируемые параметры			Образцы
№ п/п	Параметры	Обозначение	Диапазон	Количество	Серии
1	Процент поперечного армирования	m _sw	0,04% ≤ m _sw ≤ 0,87%	9	М
2	Предварительное напряжение поперечной арматуры	R_press	0,25· R_sw ≤ R_press ≤ 0,75· R_sw	3	PR
3	Шаг поперечной арматуры	s	0,3· h ₀ ≤ s ≤ 2∙ h ₀	10	S
4	Предел текучести поперечной арматуры	R_sw	100 ≤ R_sw ≤ 745 МПа	3	R

Таблица 3.2

Параметры образцов для численного эксперимента

Нумерация		Геометрия модели				Бетон		Продольное армирование плиты								Поперечное армирование									Разрушение
Нумерация		плита		колонна		Бетон		Продольное армирование плиты								Поперечное армирование									Разрушение
Текущий номер	Маркировка образца	Размеры в плане	Толщина плиты	Форма колонны	Размеры поперечного сечения	Прочность бетона на сжатие (кубиковая)	Модуль упругости бетона	Рабочая высота плиты	Диаметр верхней арматуры	Диаметр нижней арматуры	Процент армирования (верхняя арматура)	Шаг верхней арматуры	Шаг нижней арматуры	Предел текучести	Модуль упругости	Диаметр стержня	Процент армирования (в сечении)	Предел текучести	Модуль упругости	Вид поперечного армирования	Количество стержней в ряду	Количество стержней в луче	Расстояние 1-го ряда от грани колонны	Шаг стержней	Разрушающая нагрузка	Тип разрушения
Обозначение		l	h		a	R_bm	E_c	h ₀	d_s ₁	d_s ₂	r _s	s 1	s 2	R_s	E_s	d_sw	m _sw	R_sw	E_sw		n_t	n_r	s ₀	s	F_ult
Ед. изм		мм	мм	-	мм	МПа	ГПа	мм	мм	мм	%	мм	мм	МПа	ГПа	мм	%	МПа	ГПа		шт	шт	.и.и	мм	кН
1	2	3	4	5	6	1	8	9	10	11	12	13	14	15	16	17	18	19	20	21	22	23	24	25	26	27
1	МО	1700	140	КВ	200	37.3	32.5	115	12	12	0.8%	100	200	596	200	-	-	-		-	-	-			318	PS
2	М2	1700	140	KB	200	37.3	32.5	115	12	12	0.8%	100	200	596	200	2	0.04%	745	210	НА	8	7	50	50	389	PS
3	МЗ	1700	140	KB	200	37.3	32.5	115	12	12	0.8%	100	200	596	200	3	0.08%	745	210	НА	8	7	50	50	435	PS
4	М4	1700	140	KB	200	37.3	32.5	115	12	12	0.8%	100	200	596	200	4	0.14%	745	210	НА	8	7	50	50	446	PS
5	М5	1700	140	KB	200	37.3	32.5	115	12	12	0.8%	100	200	596	200	5	0.22%	745	210	НА	8	7	50	50	485	PS
6	М6	1700	140	KB	200	37.3	32.5	115	12	12	0.8%	100	200	596	200	6	0.31%	745	210	НА	8	7	50	50	544	PC
7	М7	1700	140	KB	200	37.3	32.5	115	12	12	0.8%	100	200	596	200	7	0.43%	745	210	НА	8	7	50	50	577	PC
8	М8	1700	140	KB	200	37.3	32.5	115	12	12	0.8%	100	200	596	200	8	0.56%	745	210	НА	8	7	50	50	585	PC
9	М10	1700	140	KB	200	37.3	32.5	115	12	12	0.8%	100	200	596	200	10	0.87%	745	210	НА	8	7	50	50	600	PC
10	PR-1	1700	140	KB	200	37.3	32.5	115	12	12	0.8%	100	200	596	200	6.82	0.87%	400	210	НА	8	7	50	50	477	PC
11	PR-2	1700	140	KB	200	37.3	32.5	115	12	12	0.8%	100	200	596	200	6.82	0.87%	400	210	НА	8	7	50	50	490	PC
12	PR-3	1700	140	KB	200	37.3	32.5	115	12	12	0.8%	100	200	596	200	6.82	0.87%	400	210	НА	8	7	50	50	499	PC

Продолжение табл. 3.2

1	2	3	4	5	6	1	8	9	10	11	12	13	14	15	16	17	18	19	20	21	22	23	24	25	26	27
13	R200	1700	140	КБ	200	37.3	32.5	115	12	12	0.8%	100	200	596	200	9.65	0.81%	200	210	HA	8	7	50	50	486	PC
14	R400	1700	140	KB	200	37.3	32.5	115	12	12	0.8%	100	200	596	200	6.82	0.40%	400	210	HA	8	7	50	50	489	PC
15	R745	1700	140	KB	200	37.3	32.5	115	12	12	0.8%	100	200	596	200	5	0.22%	745	210	HA	8	7	50	50	486	PC
16	SO	1700	140	KB	200	37.3	32.5	115	12	12	0.8%	100	200	596	200	-	-	-		-	-	-			318	PS
17	S-0.3	1700	140	KB	200	37.3	32.5	115	12	12	0.8%	100	200	596	200	5	0.22%	745	210	HA	8	7	34.5	34.5	548	PS
18	S-0.5	1700	140	KB	200	37.3	32.5	115	12	12	0.8%	100	200	596	200	5	0.22%	745	210	HA	8	7	57.5	57.5	474	PS
19	S-0.75	1700	140	KB	200	37.3	32.5	115	12	12	0.8%	100	200	596	200	5	0.22%	745	210	HA	8	7	86.3	86.3	457	PS
20	S-l	1700	140	KB	200	37.3	32.5	115	12	12	0.8%	100	200	596	200	5	0.22%	745	210	HA	8	5	115	115	426	PC
21	S-1.5	1700	140	KB	200	37.3	32.5	115	12	12	0.8%	100	200	596	200	5	0.22%	745	210	HA	8	3	172.5	172.5	401	PC
22	S-l.75	1700	140	KB	200	37.3	32.5	115	12	12	0.8%	100	200	596	200	5	0.22%	745	210	HA	8	3	201.3	201.3	401	PC
23	SO-0.5	1700	140	KB	200	37.3	32.5	115	12	12	0.8%	100	200	596	200	5	0.22%	745	210	HA	8	3	57.5	34.5	482	PS
24	SO-1	1700	140	KB	200	37.3	32.5	115	12	12	0.8%	100	200	596	200	5	0.22%	745	210	HA	8	3	115	34.5	410	PC
25	S-2	1700	140	KB	200	37.3	32.5	115	12	12	0.8%	100	200	596	200	5	0.22%	745	210	HA	8	3	230	34.5	380	PC