Сопротивление продавливанию плоских железобетонных плит, усиленных поперечной арматурой

Содержание

Слайд 2

Актуальность исследования и степень проработанности темы

1

влияние степени насыщения поперечной арматурой

влияние величины предварительного

Актуальность исследования и степень проработанности темы 1 влияние степени насыщения поперечной арматурой
напряжения арматуры усиления

установление допустимого шага поперечной арматуры усиления

эффективность применения поперечной арматуры из высокопрочной стали

Поперечная арматура усиления, установленная в сквозные отверстия в опорной зоне плиты и имеющая надёжную анкеровку по концам, значительно повышает сопротивление плит продавливанию и пластичность их работы.

остаются вопросы, требующие дополнительных исследований:

Теоретические основы методов расчета прочности плоских железобетонных плит на продавливание рассматривались в работах отечественных ученых: Гвоздева А.А., Коровина Н.Н., Голосова В.Н., Фишеровой М.Ф., Залесова А.С., Карпенко Н.И., Травуша В.И. и др., а также зарубежных ученых: Dilger W.H., Amin Ghali, Aurelio Muttoni и др. Однако исследования плит, усиленных поперечным армированием, весьма немногочисленны.

Слайд 3

Примеры обрушений плит перекрытий вследствие разрушения от продавливания

2

Подземный гараж. Пенза, 2011 г.

Строящееся

Примеры обрушений плит перекрытий вследствие разрушения от продавливания 2 Подземный гараж. Пенза,
монолитное здание. Владивосток, 2013 г.

Подземный паркинг. Москва, 2009 г.

Плавательный бассейн. Краснодар, 2013 г.

Слайд 4

Примеры обрушений плит перекрытий вследствие разрушения от продавливания

3

Примеры обрушений плит перекрытий вследствие разрушения от продавливания 3

Слайд 5

4

Цель работы - исследование сопротивления продавливанию железобетонных плит, усиленных поперечной арматурой, и

4 Цель работы - исследование сопротивления продавливанию железобетонных плит, усиленных поперечной арматурой,
разработка рекомендаций по проектированию данного метода усиления.

Для достижения поставленной цели решались следующие задачи:
− провести обзор теоретических и экспериментальных исследований работы плит при продавливании, армированных или усиленных поперечной арматурой;
− разработать конечно-элементную модель, позволяющую с достаточной степенью точности моделировать работу плит при продавливании, усиленных поперечной арматурой;
− выполнить численный эксперимент с использованием конечно-элементной модели для изучения влияния наиболее значимых параметров усиления на работу плит в условиях продавливания: коэффициента поперечного армирования, предварительного напряжения арматуры усиления, шага постановки, прочности арматуры усиления;
− разработать практические рекомендации по проектированию усиления плит сквозными шпильками.

Цель и задачи исследования

Слайд 6

Конструкция опытных образцов

5

Расположение поперечной арматуры усиления

Разрез

Схема испытательной установки
1 – образец,
2 –

Конструкция опытных образцов 5 Расположение поперечной арматуры усиления Разрез Схема испытательной установки
гидравлический домкрат,
3 – тяги,
4 – траверса рамы,
5 – горизонтальная силовая рама,
6 – силовой пол

Слайд 7

Модель поведения бетона

6

dc – коэффициент повреждения бетона при сжатии

dct – коэффициент повреждения

Модель поведения бетона 6 dc – коэффициент повреждения бетона при сжатии dct
бетона при растяжении

Диаграмма
σb – εb,in
при сжатии

Диаграмма
σbt – εbt,in
при растяжении

Диаграмма
εb,in – dc
при сжатии

Диаграмма
εbt,in – dct
при растяжении

Слайд 8

Общий вид конечно-элементной модели

7

Модель поведения арматуры

Общий вид конечно-элементной модели 7 Модель поведения арматуры

Слайд 9

Общий вид конечно-элементной модели

8

Общий вид конечно-элементной модели 8

Слайд 10

Поле напряжений перед разрушением

9

Поле напряжений перед разрушением 9

Слайд 11

Сравнение прогибов с данными эксперимента

1

Сравнение прогибов с данными эксперимента 1

Слайд 12

Характерный вид образцов в момент трещинообразования

1

Конечно-элементная модель узла сопряжения плит перекрытий

Характерный вид образцов в момент трещинообразования 1 Конечно-элементная модель узла сопряжения плит
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.

Схемы образования и развития трещин в КЭ моделях и опытных образцах сравнительно близки

Слайд 13

Напряжения в поперечной арматуре

1

Напряжения в поперечной арматуре 1

Слайд 14

Сравнение результатов расчёта и экспериментов

1

Среднее значение отношений несущей способности для экспериментальных образцов

Сравнение результатов расчёта и экспериментов 1 Среднее значение отношений несущей способности для
и для КЭ модели составляет 0,99±0,02

Слайд 15

Сравнение результатов нормативного расчёта и экспериментов

1

Методика расчёта плоских железобетонных плит, усиленных поперечными

Сравнение результатов нормативного расчёта и экспериментов 1 Методика расчёта плоских железобетонных плит,
шпильками при действии сосредоточенной силы на продавливание по
СП 63.13330.2012 даёт небольшое (в среднем 13%) отклонение в сторону запаса

Слайд 16

Влияние коэффициента поперечного армирования

1

Вклад поперечной арматуры в зависимости от коэффициента поперечного армирования

Прогибы

Влияние коэффициента поперечного армирования 1 Вклад поперечной арматуры в зависимости от коэффициента
численных моделей

Влияние зависимости носит нелинейный характер и с ростом коэффициента поперечной арматуры рост вклада поперечной арматуры в общую несущую способность образцов замедляется и при содержании поперечной арматуры свыше 0,43% несущая способность образцов практически не повышается.

Слайд 17

Напряжения в поперечных стержнях

1

Образец М2
(μsw ≤ 0,43%)

Образец М10
(μsw >

Напряжения в поперечных стержнях 1 Образец М2 (μsw ≤ 0,43%) Образец М10
0,43%)

При 0 ≤ μsw ≤ 0,43% разрушение моделей происходит в зоне поперечного армирования с достижением в поперечных стержнях предела текучести

При μsw > 0,43% в поперечной арматуре не достигается предел текучести и разрушение в образцах происходит в зоне от грани колонны до 1-го ряда поперечной арматуры усиления

Слайд 18

Влияние предварительного напряжения поперечной арматуры усиления

1

Прогибы образцов с различными величинами преднапряжения поперечной

Влияние предварительного напряжения поперечной арматуры усиления 1 Прогибы образцов с различными величинами
арматуры усиления

Увеличение момента затяжки поперечных шпилек практически не отражается на несущей способности и деформативности плиты модели.

Слайд 19

Напряжения в поперечных стержнях

1

Образец PR-1
0,25Rsw

Образец PR-2
0,50Rsw

Образец PR-3
0,75Rsw

Предварительное напряжение арматуры усиления способствует более

Напряжения в поперечных стержнях 1 Образец PR-1 0,25Rsw Образец PR-2 0,50Rsw Образец
быстрому и надёжному включению её в работу.

Слайд 20

Влияние прочности поперечной арматуры

1

Прогибы образцов в зависимости от предела текучести арматуры усиления

Повышение

Влияние прочности поперечной арматуры 1 Прогибы образцов в зависимости от предела текучести
прочности арматуры усиления при сохранении постоянного вклада поперечной арматуры в несущую способность (за счёт уменьшения площади поперечного армирования) не влияет на прочность и деформативность плит модели при продавливании.

Слайд 21

Влияние шага поперечной арматуры

2

Прогибы образцов в зависимости от шага арматуры усиления

Влияние шага

Влияние шага поперечной арматуры 2 Прогибы образцов в зависимости от шага арматуры
постановки поперечных стержней на несущую способность

Постановка поперечной арматуры усиления эффективна даже при больших значениях шага постановки (до 1,75h0)

Слайд 22

Напряжения в поперечных стержнях

2

Образец S0,3
S = 0,3h0

Образец S0,5
S = 0,5h0

Образец S0,75
S =

Напряжения в поперечных стержнях 2 Образец S0,3 S = 0,3h0 Образец S0,5
0,75h0

Образец S1
S = h0

Слайд 23

Напряжения в поперечных стержнях

2

Образец S1,5
S = 1,5h0

Образец S1,75
S = 1,75h0

Усиление в виде

Напряжения в поперечных стержнях 2 Образец S1,5 S = 1,5h0 Образец S1,75
поперечного армирования становится неэффективным при постановке его с шагом больше 1,75·h0, так как при превышении этого шага разрушение происходит между гранью колонны и первым шагом поперечного армирования.

Стержни, ближайшие к колонне, следует располагать не ближе h0/3 и не далее h0/2 от колонны.
Ширина зоны постановки поперечной арматуры усиления должна быть не менее 1,5∙h0.

Слайд 24

Рекомендации по проектированию усиления плит сквозными шпильками

2

Арматуру усиления, установленную под действием нагрузки,

Рекомендации по проектированию усиления плит сквозными шпильками 2 Арматуру усиления, установленную под
в расчёте можно рассматривать как поперечное армирование, устанавливаемое до бетонирования.
Расчёт прочности плиты с усилением следует выполнять по общим правилам в соответствии с требованиями СП 63.13330.2012, учитывая в расчёте только те стержни усиления, которые пересекают пирамиду продавливания.

Схема для расчёта на продавливание плит с поперечной арматурой усиления в виде сквозных шпилек
1 – первое расчётное поперечное сечение в зоне поперечного армирования;
2 – контур первого расчётного поперечного сечения;
3 – второе расчётное поперечное сечение, расположенное за контуром поперечного армирования;
4 – контур второго расчётного сечения;
5 – контур площадки приложения нагрузки

Слайд 25

Рекомендации по проектированию усиления плит сквозными шпильками

2

Конструктивные требования
Поперечную арматуру усиления в плитах

Рекомендации по проектированию усиления плит сквозными шпильками 2 Конструктивные требования Поперечную арматуру
в зоне продавливания в направлении ортогональном сторонам расчётного контура рекомендуется устанавливать с шагом не более 1/2∙h0 и не более 300 мм.
Стержни, ближайшие к колонне, следует располагать не ближе h0/3 и не далее h0/2 от колонны. Ширина зоны постановки поперечной арматуры усиления должна быть не менее 1,5∙h0.
Расстояния между стержнями вдоль расчётного контура рекомендуется принимать не более ¼ длины соответствующей стороны расчётного контура.
Следует выполнять предварительное напряжение поперечной арматуры усиления. При этом величину предварительного напряжения необходимо принимать не менее 30% и не более 70% от предела текучести арматуры усиления.
Толщина анкерных пластин принимается не менее 0,5 диаметра арматуры усиления, а размеры в плане – не менее 3-х диаметров.

Слайд 26

Заключение

2

Теоретическая значимость проведенного исследования
состоит в анализе механизма сопротивления продавливанию плоских железобетонных

Заключение 2 Теоретическая значимость проведенного исследования состоит в анализе механизма сопротивления продавливанию
плит, усиленных поперечной арматурой, при варьировании количества, шага, прочности поперечной арматуры и величины усилий предварительно напряжения поперечных стержней.

Практическая значимость полученных результатов
состоит в определении рациональных параметров поперечного армирования плит при усилении, что будет способствовать более обоснованному и качественному проектированию усиления железобетонных плит на продавливание путем постановки поперечной арматуры.

Научную новизну работы составляют:
− параметры конечно-элементной модели для расчёта плит на продавливание, учитывающие нелинейную работу бетона на всех стадиях нагружения, включая стадию разрушения;
− результаты численного моделирования изменения напряжений в стержнях поперечной арматуры на всех стадиях работы плит, вплоть до разрушения;
– теоретические данные о влиянии на работу плит в условиях продавливания коэффициента поперечного армирования, предварительного напряжения арматуры усиления, шага постановки, прочности арматуры усиления.

Имя файла: Сопротивление-продавливанию-плоских-железобетонных-плит,-усиленных-поперечной-арматурой.pptx
Количество просмотров: 30
Количество скачиваний: 0