Оценка температурно-влажностных деформаций в железобетонных фундаментных конструкциях жилого здания в п. Батагай




 

Здание трехэтажное с габаритами в осях 22,15х16,85 м и проветриваемым подпольем высотой 1-1,5 м. Надземная часть - монолитный железобетонный каркас, фундамент – из сборных железобетонных свай сечением 40х40 см. Цокольное перекрытие – безбалочное толщиной 20 см. В данном здании имеются отклонения от проектных решений, так, проектом предусмотрены температурно-усадочные швы и обвязочный ростверк (балки сечением 60х60 см), в фактическом исполнении они отсутствуют.

По данным обследований в здании возникли косые трещины на крайних сваях и нормальные на цокольном перекрытии в местах устройства ниш и выступов в плане (рис. 7). Обследование было проведено организацией ООО «Нэлэгэр». Ведомость дефектов была приведена в приложении 1.

Рис. 7 Схема повреждений и дефектов

 

Была поставлена задача смоделировать и выполнить расчет цокольного перекрытия и фундаментов на температурно-влажностные воздействия и сравнить результаты расчетов с материалами обследования.

Расчет железобетонных конструкций на температурные и влажностные воздействия в соответствии с СП 52-105-2009 произвели по 1 расчетной стадии работы железобетонной конструкции – «первое» замораживание до расчетной зимней температуры бетона конструкции.

В статически неопределимых конструкциях жесткость элементов является одним из основных свойств, влияющих на напряжения, вызванные температурными деформациями. Выполненные расчеты подтвердили, что в рассматриваемой статически неопределимой конструкции, усилия, рассчитанные в линейной стадии работы железобетона, не совсем совпадают с фактической картиной трещинообразования (рис. 8). Поэтому учет физической нелинейности железобетона при расчете конструкций, работающих с трещинами, является необходимым.

Рис. 8 Эквивалентные напряжения (напряжения фон Мизеса) при расчете в линейной стадии работы железобетона.

 

Для описания процесса разрушения бетона использовали модель Уильяма-Варнке, конечный элемент которого в Ansys Mechanical называется Solid65. КЭ Solid65 используется для трехмерного моделирования хрупких твердых тел с арматурными стержнями, в котором твердое тело способно к растрескиванию, дроблению, пластической деформации и ползучести, а арматура к пластической деформации и ползучести. В этот элемент можно включить до трёх независимых армирующих материалов, предполагается, что они «распределены» (smeared) по всему элементу и работают только на растяжение и сжатие.

При расчете на температурные воздействия приняли следующие параметры математической модели Уильяма-Варнке, которые остаются постоянными при изменении температуры:

- коэффициент передачи сдвиговых усилий при открытой трещине 0,3;

- коэффициент передачи сдвиговых усилий при закрытой трещине 0,7;

- коэффициент понижения жесткости при образовании трещины в результате растяжения 0,6.

Прочностные, упругопластические и деформативные свойства бетона приняты по СП 52-105 для 3 группы конструкций, в предположении, что конструкция фундамента защищена от воздействия атмосферных осадков. Принятые характеристики меняются в зависимости от температуры и приведены в таблице 1:

Таблица 1.

T, °C -60 -40 -20    
Rbn,t, МПа 25.9 24.05 22.2 18.5 18.5
Rbtn,t, МПа 2.387 2.2165 2.046 1.55 1.55
Ebt, МПа∙103          

 

Рис. 9 Изменения прочностных и упругих характеристик от температуры

Рис. 10 Изменения КТД и диаграммы зависимости напряжение-относительные деформация

 

По СП 20.13330.2016 расчетные изменения температуры воздуха равна . По СП 52-105 расчетное изменение температуры для первого этапа работы фундамента: для второго этапа:

Сваю рассмотрели как стойку, защемленную в грунте на глубине от поверхности земли: в первом этапе работы фундамента: Н 1 = 0,827 м; во втором этапе: Н 2 = 1,966 м, по СП 52-105.

Рис. 11 Эквивалентные относительные деформации

Рис. 12 Зоны образования трещин

Вывод:

Распределение максимальных усилий при расчете в нелинейной постановке показало, в целом, на качественное совпадение с картиной трешинообразования в цокольном перекрытии и на сваях. Что показывает на правомочность примененной расчетной модели работы железобетонного цокольного перекрытия и эффективность применения программы Ansys для анализа термонапряженного состояния железобетонных конструкций.

Выявлено негативное влияние внутренних углов в планах цокольных перекрытий в участках ниш и выступов, которые являются концентраторами напряжений, и способствуют трещинообразованию в конструкциях. В проектных решениях в районах с низкими температурами желательно избегать подобных внутренних углов.

Выполненная работа показала на необходимость разработки рекомендаций, а лучше норм по расчету железобетонных фундаментных конструкций с учетом температурно-влажностных воздействий.

Заключение

 

Во время прохождения практики мною были проделаны слудющие работы:

- анализированы методы расчетов ЖБК в Ansys в нелинейной постановке, т. е. с учетом трещинообразования и дробления бетона, пластической деформации арматуры (модели Уильяма-Варнке и Базанта);

- проведен разбор недостатков СП 52-105;

- смоделировано влияние температурно-влажностных воздействий на жилое здание в п. Батагай Верхоянского района в нелинейной постановке с учетом изменения механических и упругопластических свойств бетона;

- написана статья о результатах расчета влияния температурно-влажностных воздействий на жилое здание в п. Батагай.

Частично освоены следующие компетенции, которые по перечню планируемых результатов при проведении производственной практики должны быть освоены за 2 семестра:

ОПК-2. Готовность руководить коллективом в сфере своей профессиональной деятельности, толерантно воспринимая социальные, этнические, конфессиональные и культурные различия;

ОПК-3. Способность использовать на практике навыки и умения в организации научно-исследовательских и научно-производственных работ, в управлении коллективом, влиять на формирование целей команды, воздействовать на ее социально-психологический климат в нужном для достижения целей направлении, оценивать качество результатов деятельности, способностью к активной социальной мобильности.

ОПК-12. Способность оформлять, представлять и докладывать результаты выполненной работы.

ПК-16. Способность организовать работы по осуществлению авторского надзора при производстве, монтаже, наладке, сдачи в эксплуатацию продукции и объектов производства.

Список использованной литературы

 

1. СП 52-105-2009 «Железобетонные конструкции в холодном климате и на вечномерзлых грунтах»

2. СП 63.13330.2012 «Бетонные и железобетонные конструкции»

3. Рекомендации по расчету свайных фундаментов на ВМГ с учетом температуры и влажности

4. СНиП II-17-77 «Свайные фундаменты»

5. СП 24.13330.2011 «Свайные фундаменты»

6. СП 25.13330.2012 «Основания и фундаменты на вечномерзлых грунтах»

7. СНиП 2.02.01-83 «Основания зданий и сооружений»

8. СНиП II-15-74 «Основания зданий и сооружений»

9. СП 22.13330.2011 «Основания зданий и сооружений»

10. ГОСТ 25100-2011 «Грунты. Классификация»

11. СП 20.13330.2011 «Нагрузки и воздействия»

12. ANSYS Help Viewer

13. Программа производственной практики Б2. П.1 Практика по получению профессиональных умений и опыта профессиональной деятельности (производственная практика)

14. СНиП 2.01.07-85* «Нагрузки и воздействия»

15. СНиП II-6-74 «Нагрузки и воздействия»

16. СП 20.13330.2016 «Нагрузки и воздействия»

17. СП 131.13330.2012 «Строительная климаталогия»

18. Муха В.И. Основы расчета, конструирования и возведения сооружений в Якутской АССР. В 3-х частях. / В.И. Муха, Ю.Н. Абакумов, E.H. Малков. – Якутск: Якутское книжное издательство, 1976.


 

Приложение 1

Ведомость дефектов жилого здания в п. Батагай

Эскиз (фото) Описание Эскиз (фото) Описание
           
       
       
       
       
       
           
       
       
       
       
       
           
       
       
       
       
       

 



Поделиться:




Поиск по сайту

©2015-2024 poisk-ru.ru
Все права принадлежать их авторам. Данный сайт не претендует на авторства, а предоставляет бесплатное использование.
Дата создания страницы: 2017-10-12 Нарушение авторских прав и Нарушение персональных данных


Поиск по сайту: