Содержание
- 2. Расчетные исследования причин обрушения конструкции покрытия аквапарка «Трансвааль». Экспертиза проекта уникального сооружения К настоящему времени был
- 3. В качестве основного инструмента для определения напряженно-деформированного состояния (НДС) и динамических характеристик конструкции при различных видах
- 4. Для более корректного определения локальных особенностей было решено: создать КЭ модель покрытия с моделированием объемными элементами
- 6. Учет геометрической нелинейности в расчете для линейно-упругой модели бетона позволяет определить зоны больших местных прогибов оболочки,
- 7. Применение в конструкции покрытия бетона с более высокими упруго-прочностными характеристиками снижает прогибы оболочки и напряжения в
- 8. Суммарные перемещения в оболочке Напряжения в бетоне превышают пределы текучести (нормативные сопротивления) на сжатие и растяжение.
- 9. Вся красная зона подвержена трещинообразованию в бетоне. Нагрузка «вес + снег 30 кг/м2». Модуль упругости бетона
- 10. Выводы Приведенные выше расчетные данные показывают, что определение НДС рассматриваемой конструкции без учета геометрической и, главное,
- 11. Распределение перемещений Сопоставление зафиксированных разрушений с результатами расчётов Оценка устойчивости. Вид 1 Оценка устойчивости. Вид 2
- 13. Скачать презентацию
Слайд 2Расчетные исследования причин обрушения конструкции покрытия аквапарка «Трансвааль». Экспертиза проекта уникального сооружения
К
Расчетные исследования причин обрушения конструкции покрытия аквапарка «Трансвааль». Экспертиза проекта уникального сооружения
К
![Расчетные исследования причин обрушения конструкции покрытия аквапарка «Трансвааль». Экспертиза проекта уникального сооружения](/_ipx/f_webp&q_80&fit_contain&s_1440x1080/imagesDir/jpg/939345/slide-1.jpg)
Слайд 3В качестве основного инструмента для определения напряженно-деформированного состояния (НДС) и динамических характеристик
В качестве основного инструмента для определения напряженно-деформированного состояния (НДС) и динамических характеристик
![В качестве основного инструмента для определения напряженно-деформированного состояния (НДС) и динамических характеристик](/_ipx/f_webp&q_80&fit_contain&s_1440x1080/imagesDir/jpg/939345/slide-2.jpg)
Реальное покрытие было выполнено в виде железобетонной оболочки переменной толщины с неоднородным армированием и системой перекрестных армированных ребер. При моделировании такой сложной конструкции указанная выше степень дискретизации не позволяет учесть локальные особенности НДС конструкции, обусловленные нелинейным поведением бетона и реализованной в конструкции системой армирования.
Слайд 4Для более корректного определения локальных особенностей было решено: создать КЭ модель покрытия
Для более корректного определения локальных особенностей было решено: создать КЭ модель покрытия
![Для более корректного определения локальных особенностей было решено: создать КЭ модель покрытия](/_ipx/f_webp&q_80&fit_contain&s_1440x1080/imagesDir/jpg/939345/slide-3.jpg)
Модель колонн со связями также отличается от модели, применяемой при анализе конструкции экспертными организациями. Использованные в расчетах экспертных организаций упрощенные стержневые модели внесли в результаты определения усилий погрешность в размере 450%. Такая погрешность обусловлена неучетом в модели податливости оболочки колонн.
Результаты расчетов.
Выполнены расчеты на последовательные нагружения конструкции:
постоянной нагрузкой, включающей вес конструктивных элементов + вес кровли – нагрузка «вес»
постоянной нагрузкой + равномерно распределенной снеговой нагрузкой – нагрузка «вес + снег»
В данной работе выполнены следующие расчетные исследования:
сравнение расчетных данных для линейно-упругой и нелинейной моделей материалов;
влияние свойств бетона на НДС конструкции;
определение разрушающих нагрузок в сварных соединениях верхних узлов колонн с закладными деталями опорного контура оболочки;
сравнение НДС конструкции, определяемого при разных вариантах соединения верхних узлов колонн с опорным контуром оболочки;
определение величины снеговой нагрузки, приводящей к пластическим (критическим) деформациям в арматуре железобетонного покрытия.
Первоначально был рассмотрен вопрос о корректности решения задачи нагружения большепролетной пологой оболочки в линейно-упругой постановке. Для этого выполнены расчеты на нагружения постоянной нагрузкой (нагрузка «вес») для моделей: 1) без учета геометрической и физической нелинейностей; 2) с учетом геометрической нелинейности; 3) с учетом геометрической и физической нелинейностей.
Учет нелинейного поведения бетона при сжатии и растяжении реализован в расчетах заданием упруго-пластической модели материала. Заданы шарнирные связи верхних узлов колонн с опорным контуром оболочки.
Сравнение расчетных данных показывает значительную разницу в максимальных перемещениях покрытия, определенных для моделей с линейными и упруго-пластическими свойствами материала "бетон".
Слайд 6Учет геометрической нелинейности в расчете для линейно-упругой модели бетона позволяет определить зоны
Учет геометрической нелинейности в расчете для линейно-упругой модели бетона позволяет определить зоны
![Учет геометрической нелинейности в расчете для линейно-упругой модели бетона позволяет определить зоны](/_ipx/f_webp&q_80&fit_contain&s_1440x1080/imagesDir/jpg/939345/slide-5.jpg)
Напряжения в элементах конструкции, определенные в расчетах для линейной и упруго-пластической моделей бетона, отличаются по величине (см. таблицу) и по характеру распределения. Задание в расчете нелинейного поведения бетона приводит к увеличению растягивающих напряжений в арматуре в 3,4 раза, напряжений сжатия в 1,8 раза.
Из приведенного сравнения следует, что расчетное определение НДС рассматриваемой конструкции без учета геометрической и, главное, физической нелинейностей дает значительное занижение максимальных прогибов оболочки и максимальных напряжений как в бетоне, так и в арматуре.
Выполнены расчетные исследования влияния изменения свойств бетона на НДС конструкции.
В расчетах задавались характеристики бетона, соответствующие классам бетона по прочности на сжатие В35, В40, В50, В60. Результаты расчетов на нагружение постоянной нагрузкой (нагрузка «вес») приведены в таблице:
Слайд 7Применение в конструкции покрытия бетона с более высокими упруго-прочностными характеристиками снижает прогибы
Применение в конструкции покрытия бетона с более высокими упруго-прочностными характеристиками снижает прогибы
![Применение в конструкции покрытия бетона с более высокими упруго-прочностными характеристиками снижает прогибы](/_ipx/f_webp&q_80&fit_contain&s_1440x1080/imagesDir/jpg/939345/slide-6.jpg)
Сравнение расчетных данных для классов бетона В35 ( использовался в конструкции покрытия аквапарка) и В60 показывает: величина максимального прогиба уменьшается в 1,3 раза; величина максимального растягивающего напряжения в арматуре уменьшается в 1,14 раза.
Результаты расчетов при действии снеговой нагрузки
Первоначально для элементов, моделирующих бетон, задавались свойства бетона класса по прочности на сжатие В35 (начальный модуль упругости Еб = 34500 МПа). При уровне равномерно распределенной снеговой нагрузки 90 кг/м2 (расчетное значение снеговой нагрузки 180 кг/м2) максимальные растягивающие напряжения в арматуре превысили предел текучести Rsn= 500 МПа (нормативное сопротивление для арматуры класса А500С). Следует отметить, что в расчете не учтена ползучесть бетона.
Согласно СП 52-101-2003 «Бетонные и железобетонные конструкции без предварительного напряжения арматуры», при продолжительном действии нагрузки значение начального модуля деформации бетона определяется по формуле Е'б = Еб / (1+φb,cr), где φb,cr = 2,1 – коэффициент ползучести. Согласно формуле, начальный модуль упругости следует уменьшить в 3 раза. Было решено не задавать в расчете столь значительное уменьшение начального модуля упругости (дать конструкции «шанс на выживание»).
Выполнен расчет для модуля упругости бетона, уменьшенного в 1,5 раза Е'б = Еб/1,5 = 23000 МПа. По результатам расчета для нагрузки «вес + снег» установлено: максимальные растягивающие напряжения в арматуре превысили предел текучести при уровне снеговой нагрузки 30 кг/м2.
Максимальные прогибы при указанной нагрузке достигают 300 мм.
Слайд 8Суммарные перемещения в оболочке
Напряжения в бетоне превышают пределы текучести (нормативные сопротивления) на
Суммарные перемещения в оболочке
Напряжения в бетоне превышают пределы текучести (нормативные сопротивления) на
![Суммарные перемещения в оболочке Напряжения в бетоне превышают пределы текучести (нормативные сопротивления)](/_ipx/f_webp&q_80&fit_contain&s_1440x1080/imagesDir/jpg/939345/slide-7.jpg)
Пластические деформации в бетоне оболочки
Слайд 9Вся красная зона подвержена трещинообразованию в бетоне.
Нагрузка «вес + снег 30 кг/м2».
Вся красная зона подвержена трещинообразованию в бетоне.
Нагрузка «вес + снег 30 кг/м2».
![Вся красная зона подвержена трещинообразованию в бетоне. Нагрузка «вес + снег 30](/_ipx/f_webp&q_80&fit_contain&s_1440x1080/imagesDir/jpg/939345/slide-8.jpg)
Эквивалентные напряжения в колоннах со связями, max = 300 МПа (нормативное значение 370 МПа)
Напряжения находятся в допуске, что опровергает утверждения экспертов о потери несущей способности колонн и боковых связей. Нами проведено исследование, что даже при исключении одной колонны из работы, в конструкции больших (катастрофических) изменений не происходит.
Слайд 10Выводы
Приведенные выше расчетные данные показывают, что определение НДС рассматриваемой конструкции без учета
Выводы
Приведенные выше расчетные данные показывают, что определение НДС рассматриваемой конструкции без учета
![Выводы Приведенные выше расчетные данные показывают, что определение НДС рассматриваемой конструкции без](/_ipx/f_webp&q_80&fit_contain&s_1440x1080/imagesDir/jpg/939345/slide-9.jpg)
Цель работы: оценить прочность и устойчивость металлоконструкций типового модуля быстросборного каркасно-тентового сооружения при заданных нагрузках, установить причины обрушения конструкции.
Быстросборное каркасно-тентовое сооружение имеет арочное строение с тентовым покрытием. Расчетная модель конструкции типовой секции построена согласно данным, предоставленным в виде чертежей. Большинство элементов конечноэлементной модели конструкции типового модуля заданы оболочечными элементами. Штифты шарнирных соединений по верхним поясам секций и анкерные шайбы узлов опирания боковых стоек заданы объемными элементами. Проведены расчёты металлоконструкций на прочность с учётом нагрузок: собственный вес, вес покрытия, снеговая и ветровая нагрузки. Расчёты выполнены с учётом физической и геометрической нелинейностей.
Оценка прочности и устойчивости быстросборного каркасно-тентового сооружения. Установление причин обрушения
Слайд 11Распределение перемещений
Сопоставление зафиксированных разрушений с результатами расчётов
Оценка устойчивости. Вид 1
Оценка устойчивости. Вид
Распределение перемещений
Сопоставление зафиксированных разрушений с результатами расчётов
Оценка устойчивости. Вид 1
Оценка устойчивости. Вид
![Распределение перемещений Сопоставление зафиксированных разрушений с результатами расчётов Оценка устойчивости. Вид 1 Оценка устойчивости. Вид 2](/_ipx/f_webp&q_80&fit_contain&s_1440x1080/imagesDir/jpg/939345/slide-10.jpg)