Гибкий ростверк: Гексаформ | Гибкий свайный ростверк

04.08.2023

0 Comment

Содержание

Основания фундаментов

51. Расчет балок и плит на упругом линейно деформируемом полупространстве.

Метод упругого полупространства базируется на решениях классической теории упругости, которые в известных пределах считают приемлемыми и для грунтовых оснований. Согласно этому методу, фундаментная балка принимается лежащей на однородном линейно деформируемом полупространстве, деформационные свойства которого характеризуются модулем деформации Е и кэфом Пуассона v. Метод разработан для условий плоской и пространственной задач. По условиям плоской задачи ведётся расчёт ленточных фундаментов под стены, а по условиям пространственной задачи – под колонны.

В случае плоской задачи за исходной уравнение деформации поверхности основания принято уравнение Фламана

а в случае пространственной задачи – уравнение Буссинеска

где х –координата точки поверхности, в которой определена осадка, м; эпселонт – координата приложения силы Р, м; D – постоянная интегрирования, кПа; — кэф жёсткости основания, кПа; R – расстояние от точки приложения силы Р до точки, в которой определена осадка , м.

При определении осадок поверхности основания от действия равномерно распределённых нагрузок эти уравнения интегрируются по площади загружения.

Решая дифференциальное уравнение изогнутой оси балки совместно с одним из этих уравнений, находят реактивный отпор грунта по подошве гибкого фундамента, изгибающие моменты и поперечные силы, действующие в его сечениях.

Относительная гибкость фундаментной балки, работающей в условиях плоской задачи, характеризуется показателем гибкости t:

Если фундаментная балка работает в условиях пространственной задачи, показатель гибкости определяется по формуле , Е – модуль деформации грунта, v – кэф Пуассона, Ек – модуль упругости материала балки, l b – полудлина и полуширина фундаментной балки, h – высота балки.

При t<1 в случае плоской задачи и t<0,5 – пространственной задачи балки рассматриваются как абсолютно жёсткие, деформациями изгиба при их расчёте пренебрегают. В остальных случаях балки рассчитываются как гибкие.

52. Расчет гибких фундаментов на упругом слое конечной толщины, подстилаемом несжимаемым основанием.

Наличие несжимаемых (скальных) пород, находящихся в пределах сжимаемой зоны основания, приводит к осадкам, значения которых будут значительно меньше, чем в случае толщи однородных грунтов, залегающих на большую глубину. Кроме того, присутствие несжимаемого слоя скажется на распределении реактивных давлений по подошве гибкого фундамента, а следовательно и на значениях изгибающих моментов и поперечных сил.

Как показали многочисленные исследования, моделирование основания слоем конечной толщины, подстилаемого несжимаемым основанием, дает существенный экономический эффект по сравнению с методом упругого полупространства, так как дает меньшее значение расчетных усилий.

В основу данного метода положены следующие исходные предпосылки.

1. Толща сжимаемого слоя принимается однородной и линейно деформируемой. При слоистой структуре сжимаемого слоя деформативные характеристики осредняются.

2. Подстилающий слой принимается несжимаемым.

3. Расчетная схема аналогична методу Б. Н. Жемочкина, однако реакция грунтового основания определяется на базе решения плоской задачи о деформировании упругого слоя грунта, подстилаемого несжимаемым основанием, под действием равномерно распределенной единичной нагрузки.

Расчетная схема показана на рис. 7.4. Последовательность решения задачи точно такая же, как и в методе Б. Н. Жемочкина.

Значения функции Ры, вычисленные по методике С. С. Давыдова, приведены в специальных таблицах в зависимости от соотношения х/с (х— расстояние от точки расположения внешней нагрузки до точки, где определяется осадка), мощности обжимаемого слоя Н, коэффициента Пуассона грунта v, расстояния между стержнями с.

Согласно инженерной практике и опыту проектирования, решения задачи о плоской деформации можно использовать без больших погрешностей лишь для средних продольных сечений гибких фундаментов при длине их не менее чем в 3.

..5 раз большей ширины или для любых поперечных сечений, удаленных от концов балки не менее чем на полторы ее ширины.

Расчетная глубина сжимаемого слоя грунта определяется фактической глубиной залегания несжимаемых пород или назначается на основании приближенного допущения о том, что ниже активной зоны для данного гибкого фундамента грунты основания несжимаемы.

53. Виды свай и их классификация: по материалу; по форме поперечного сечения; по форме продольного сечения.

Свая – погруженный в готовом виде или изготовленный в грунте стержень, предназначенный для передачи нагрузки от сооружения на грунт основания. В настоящее время в строительстве применяется более 150 типов свай и их конструктивных видов.

По характеру передачи нагрузки на грунт сваи делятся на сваи стойки и висячие сваи.

По условиям изготовления сваи делятся на изготовленные на заводе или изготовляемые на месте, в грунте.

В зависимости от материала, из которого они изготовляются готовые сваи делятся на жб, деревянные, стальные и комбинированные.

Жб сваи, получившие наибольшее распространение подразделяются:

— по форме поперечного сечения – на квадратные, квадратные с круглой полостью, полые круглого сечения, прямоугольные, тавровые и двутавровые;

— по форме продольного сечения – на призматические, цилиндрические, с наклонными боковыми гранями (пирамидальные, трапецеидальные, ромбовидные), сваи, с уширенной пятой.

Простейшая конструкция деревянных свай – бревно, заостренное снизу, защищённое сверху стальным кольцом – бугелем.

Стальные сваи делят на трубчатые, изготовляемые из стандартного трубного проката, и шпунтовые, различного профиля. Также используют двутавровые балки, швеллеры и др прокатные профили.

Комбинированные сваи представляют собой сваи, составленные по длине из двух видов материалов. Чаще всего дерево ниже у.г.в и верхней бетонной или жб частью.

Сваи, изготовляемые в грунте – их изготавливают из бетона, жб или цементно-песчаного раствора. Конструкция набивных свай, которые имеют чаще всего цилиндрическую форму, может предусматривать уширение нижнего конца.

54. Виды свай и их классификация: по способу изготовления и устройства; по характеру передачи нагрузки на грунт.

По характеру передачи нагрузки на грунт сваи делятся на сваи стойки и висячие сваи.

К сваям-стойкам относятся сваи, прорезающие толщу слабых грунтов и опирающиеся на практически несжимаемые или малосжимаемые грунты (крупнообломочные грунты с песчаным заполнителем, глины твёрдой консистенции).

Почти вся нагрузка передаётся через нижний конец сваи.

К висячим сваям относятся сваи, опирающиеся на сжимаемые грунты. Под действием продольного усилия N висячая свая получает вертикальные перемещения, достаточные для возникновения сил трения между сваей и грунтом. В результате нагрузка передаётся как боковой поверхность, так и нижним концом.

По условиям изготовления сваи делятся на изготовленные на заводе или изготовляемые на месте, в грунте.

Набивные сваи по способу изготовления могут быть без оболочки, с извлекаемой оболочкой и с не извлекаемой оболочкой.

55. Типы свайных ростверков. Виды свайных фундаментов.

Распределительные плиты и балки, выполненные из монолитного или сборного жб, называют ростверками. Они воспринимают, распределяют и передают на сваи нагрузку от распопложенного на фундаменте сооружения. Если ростверк заглублен в грунт или его подошва расположена непосредственно на поверхности грунта, то его называют низким ростверком, если подошва расположена выше поверхности грунта – высоким ростверком.

Если сваи в фундаменте расположены в один или несколько рядов, то такой фундамент называют ленточным свайным фундаментом. Ленточные свайные фундаменты устраивают под стены зданий и другие протяжённые конструкции.

Если фундамент состоит из свай, расположенных в определённом порядке под всем сооружением, его называют сплошным свайным полем. Сплошные свайные поля устраивают под тяжёлые сооружения башенного типа, имеющие ограниченные размеры в плане.

56. Конструирование свайных фундаментов. Основные положения.

Выбор конструкции свайного фундамента производится исходя из конкретных условий площадки, характеризуемых материалами инженерных изысканий, конструктивными и технологическими особенностями проектируемых зданий и сооружений, расчётных нагрузок, действующих на фундамент, а также на основе результатов сравнения возможных вариантов проектных решений.

Длина свай выбирается в зависимости от грунтовых условий площадки и уровня расположения подошвы ростверка.

Тип свайного ростверка выбирается в зависимости от назначения и конструкции сооружения. Чаще устраиваются фундаменты с низким ростверком.

Глубину заложения подошвы низкого ростверка назначают в зависимости от конструктивных решений подземной части сооружения. Чаще всего ростверк располагают ниже пола подвала. Если подвала нет ростверки можно закладывать практически на поверхности грунта. В пучинистых грунтах ростверк закладывается ниже расчётной глубины промерзания. В противном случае предусматриваются меры, предотвращающие или уменьшающие влияние на него сил морозного пучения грунта.

Где это возможно, применяют безростверковое решение свайных фундаментов, совмещая сваю и колонну или используя конструкции, состоящие из одиночных свай, насадок и колонн и т.п.

Количество свай назначают с учётом несущей способности одной сваи и грунта основания.

57. Расчет свай и свайных фундаментов по предельным состояниям. Общие положения.

Расчёт свайных фундаментов и их оснований производят по двум группам предельных состояний:

по первой группе – по несущей способности грунта основания, по устойчивости грунтового массива со свайным фундаментом, по прочности материала свай и ростверков;

по второй группе – по осадкам свайных фундаментов от вертикальных нагрузок, по перемещениям свай совместно с грунтом оснований от действия горизонтальных нагрузок и моментов, по образованию и раскрытию трещин в элементах жб конструкций свайных фундаментов.

Расчёт по несущей способности грунтов основания заключается в выполнении условия

, где N – расчётная нагрузка, передаваемая на сваю, Fd – несущая способность сваи, гамма к – кэф надёжности, принимаемый равным: 1.2 – если несущая способность сваи определена по результатам её испытания статической нагрузкой, 1. 25 – по результатам динамических испытаний, выполненных с учётом упругих деформаций грунта, а также по результатам статического зондирования грунта или его испытания эталонной сваей или сваей-зондом; 1.4 – по результатам динамических испытаний свай, выполненных без учёта упругих деформаций грунта, или расчётом практическим методом.

Проверку устойчивости свайного фундамента совместно с грунтовым массивом производят только в случае передачи на свайные фундаменты больших горизонтальных нагрузок, а также если фундамент расположен на косогоре или его основание имеет откосный профиль. Проверку производят по расчётной схеме сдвига грунта на круглоцилиндрической поверхности скольжения.

Расчёт свайных фундаментов по предельному состоянию второй расчётной группы при действии вертикальных нагрузок производят исходя из условия , где s – деформация свайного фундамента (осадка и относительная разность осадок), определяемая расчётом, Su – предельно допустимое значение деформации свайного фундамента, устанавливаемое заданием на проектирование или определяемой по СНиП 2. 02.01-83

Фундаменты из свай, работающих как сваи-стойки, рассчитывать по деформациям от вертикальных нагрузок не требуется.

Расчёт по перемещениям свайных фундаментов от действия горизонтальных нагрузок и моментов заключается в выполнении условий , где Up и пси р – расчётные значения соответственно горизонтального перемещения головы сваи, м, и угла её поворота, радиан; Uu и пси u – их предельные значения, устанавливаемые в задании на проектирование.

Расчёт свай и ростверков по прочности материала производится в зависимости от применяемых материалов по соответствующим СНиПам и инструкциям.

58. Расчет свай по прочности материала, по несущей способности грунта основания.

Сваи-стойки – поскольку потеря несущей способности сваей-стойкой может произойти било в результате разрушения грунта под её нижним концом, либо в результате разрушения самой сваи, её расчёт на вертикальную нагрузку проводится по двум условиям: по условию прочности материала ствола сваи и по условию прочности грунта под нижним концом сваи.

По прочности материала сваи рассчитываются как центрально сжатые стержни. При низком ростверке расчёт ведётся без учёта продольного изгиба сваи, за исключением случаев залегания с поверхности мощных слоёв очень слабых грунтов (торф, ил) а при высоком ростверке – с учётом продольного изгиба на участке сваи, не окружённом грунтом.

Несущая способность по материалу наиболее широко применяемых в строительстве жб призматических свай рассчитывается по формуле , где фи – кэф продольного изгиба; гамма с – кэф условий работы равный 0.85 для свай, сечением менее 0.3х0.3 и 1 для свай большего сечения; гамма м – кэф условий работы бетона равный 1 для всех свай, кроме буронабивных, для которых он равен 0.7-0.9; Rb – расчётное сопротивление бетона осевому сжатию; А – площадь поперечного сечения, гамма а – кэф условий работы арматуры; Аа – площадь сечения арматуры.

По прочности грунта под нижним концом сваи несущая способность Fd сваи-стойки определяется , гамма с – кэф условий работы сваи в грунте, R – расчётное сопротивление грунта под нижним концом сваи, А – площадь опирания сваи на грунт.

Расчёт несущей способности вертикально нагруженных висячих свай производится только по прочности грунта, так как по прочности материала сваи всегда заведомо выше.

Сопротивление висячей сваи по грунту принято определять либо расчётом по таблицам СНиП 2.02.03-85 «Свайные фундаменты», либо по результатам полевых исследований.

Расчёт по таблицам СНиП – практический метод – позволяет определять несущую способность сваи по данным геологических изысканий. Несущая способность сваи определяется по формуле , гамма с – кэф условий работы сваи в грунте, гамма сR b гамма сf – кэф условий работы грунта соответственно под нижним концом и на боковой поверхности сваи, учитывающие влияние способа погружения сваи на расчётные сопротивления грунта; R – расчётное сопротивление под нижним концом сваи, А – площадь поперечного сечения сваи; u – периметр поперечного сечения сваи, f итое – расчётное сопротивление итого слоя грунта основания по боковой поверхности сваи, h итое – толщина итого слоя грунта, соприкасающегося с боковой поверхностью сваи.

59. Определение несущей способности грунта основания одиночной сваи по результатам испытаний свай динамической нагрузкой.

Динамический метод заключается в определении несущей способности сваи по величине её отказа на отметке, близкой к проектной.

Впервые теоретическую зависимость между скоростью погружения сваи в грунт при забивке, характеризуемой величиной отказа, и её сопротивлением была установлена в 1917г. Н.М. Герсевановым. В общем виде эта зависимость записывается так:

, где GH – вес и высота падения молота, кэф альфа характеризует энергию, которая переходит в тепловую и идёт на разрушение головы сваи, Fu – предельное сопротивление сваи вертикальной нагрузке, sa – отказ сваи. После допущения упрощающих допущений и преобразований

, где этта – кэф, зависящий от упругих свойств материала сваи, для жб свай 1500 кПа, для дерева – 1000кПа; А – площадь поперечного сечения сваи; М – кэф, учитывающий способ погружения сваи, для забивных свай М=1; Ed – расчётная энергия удара молота, для молотов одиночного действия Ed=GH, для дизель-молотов – 0. 4-0.9GH; Gп – полный вес молота или вибропогружателя; эпселонт – кэф восстановления удара, зависящий от материала соударяющихся тел, q1 – вес сваи с наголовником, q2 – вес подбабка.

Отказ сваи в этой формуле определяется либо по одному удару, либо, что чаще, вычисляется как среднее арифметическое значение погружения сваи от серии ударов, называемое залогом — 4-5 ударов.

Если остаточный отказ sa превышает 0.002 м, то расчёт предельного сопротивления сваи ведётся без учёта упругого отказа, если же остаточный отказ меньше – необходимо учитывать.

Динамический метод на практике часто применяется для контроля за сопротивлением свай при из забивке или контрольной добивке после отдыха. Используя связь между сопротивлением сваи и величиной отказа, можно, зная несущую способность сваи Fd и характеристики сваебойного оборудования, вычислить соответствующий проектный отказ, обозначив его как . Определяемая по этой формуле величина проектного отказа sp является контрольной цифрой: фактический отказ, по данным динамических испытаний, должен быть равен проектному или меньше его. В противном случае свая будет иметь недостаточную несущую способность, что потребует внесения соответствующих исправлений в проект.

Контрольной добивке после отдыха подвергается 2% от общего числа свай на площадке.

60. Определение несущей способности грунта основания одиночной сваи по результатам испытаний свай статическими нагрузками (вдавливающей, выдергивающей, горизонтальной).

Метод испытания свай вертикальной статической нагрузкой, несмотря на сложность, длительность и значительную стоимость, позволяет наиболее точно установить предельное сопротивление сваи с учётом всех геологических и гидрогеологических условий площадки. Метод используется либо с целью установления предельного сопротивления сваи, необходимого для последующего расчёта фундамента, либо с целью проверки на месте несущей способности сваи, определённой каким-либо другим методом, например практическим. По ГОСТ 568-78 проверке подвергается до 1 % общего числа свай, но не менее двух.

Для проведения испытаний оборудуется специальная площадка

1 – испытываемая свая, 2 – анкерные сваи, 3 – реперная система, 4 – прогибомеры, 5 – домкрат, 6 – упорная балка.

Вертикальная нагрузка создаётся гидродомкратом, упором для которого служит мощная сварная металлическая балка, соединённая с анкерными сваями, забитыми в грунт на расстоянии достаточном, чтобы быть вне напряженной зоны, образующейся при загрузке испытуемой сваи. Осадка сваи измеряется прогибомером.

При испытании нагрузку увеличивают ступенями, равными 1/5-1/10 от ожидаемого предельного сопротивления сваи. Каждая последующая ступень прикладывается после условной стабилизации сваи на предыдущей ступени. Осадка считается условно стабилизировавшейся, если её приращение не превышает 0.1 мм за час для песков и за два часа для глинистых грунтов.

По данным испытания вычерчивается график зависимости осадки от нагрузки, по которому определяется предельное сопротивление испытываемой сваи.

Практика показала, что графики испытаний свай делятся на два типа. Для графиков первого типа характерен резкий перелом, после которого осадка непрерывно возрастает без увеличения нагрузки. За предельную нагрузку в этом случае принимают ту, которая вызвала срыв сваи. Для графиков второго типа характерно плавное очертание без резких переломов, что затрудняет определение предельной нагрузки. Предельной в этом случае считается такая нагрузка, под воздействием которой испытываемая свая получила осадку s: , эпселонт – переходный кэф, Sumt – предельное значение средней осадки фундамента проетируемого здания или сооружения, устанавливаемой по СНиП 2.02.01-83, в настоящее время

Метод испытания свай статической нагрузкой позволяет наиболее точно установаить действительное сопротивление сваи действию горизонтального усилия. При проведении испытаний горизонтальные усилия на сваю создаются гидродомкратами, установленными либо между двумя забитыми сваями, либо между опытной сваей и упором из статического груза, чаще всего жб блоков. Нагрузка на сваю увеличивается ступенями, горизонтальные перемещения сваи на каждой ступени нагрузки фиксируются прогибомерами. Каждая ступень нагрузки выдерживается до условной стабилизации горизонтальных перемещений.

По результатам испытаний – графики зависимости горизонтальных перемещений сваи от нагрузок, по которым определяется предельное сопротивление сваи.

За предельное сопротивление сваи Fu принимается нагрузка на одну ступень менее той, без увеличения которой перемещения сваи непрерывно возрастают. Несущую способность горизонтально нагруженных свай определяют по формуле , при гамма с =1

Stabilenka (Стабиленка)

Прочность до 2800 кН/м, современная технология производства и доказанная устойчивость до 120 лет к химическому, механическому и микробиологическому воздействиям сделали материал Stabilenka одним из лучших в мире армирующих геоматериалов. Stabilenka является непревзойденным экономически эффективным решением самых строгих требований проекта, объединяя три функции в одном продукте: армирование, разделение и фильтрацию. В отличие от многих альтернативных продуктов на рынке, Stabilenka изготавливается из специальных комплексных нитей, которые позволяет достичь модуль упругости > 45 000 кН/м. Как новое дополнение к семейству Stabilenka, Stabilenka Xtreme отличается исключительной долговечностью даже в агрессивных средах со значениями pH до 13.

Исключительная прочность на разрыв до 2800 кН/м (одноосные) и 1400 кН/м (двуосные)
Геотекстиль для армирования, разделения и фильтрации
Высокая осевая жесткость в сочетании с низкой ползучестью
Модуль упругости > 45 000 кН / м
Долговечность в грунтах с pH-фактором от 2 до 13
Подбор прочности, длин рулона и разработка планов укладки
Доказанная долговечность до 120 лет
Сертификация: ГОСТ Р, Согласование в ФДА «РОСАВТОДОР», ГК «АВТОДОР», в ООО «Газпром ВНИИГАЗ», BBA, IVG, NorGeoSpec, EPD

Stabilenka зарегистрированная торговая марка компании HUESKER Synthetic GmbH.

Продукт Stabilenka Xtreme продавался под названием Robutec до февраля 2019 года.

Материал Stabilenka, выпускаемый более 50-ти лет, является одной из первых армирующих геотканей в мире и по-прежнему показывает непревзойденное качество. Благодаря высококачественному сырью (ПЭТ) и модулю упругости 25000 кН/м геоматериал обладает высокой осевой жесткостью в сочетании с низкой ползучестью. Stabilenka снижает деформации конструкции при постоянных высоких нагрузках. Stabilenka демонстрирует чрезвычайно низкую ползучесть, менее 1% при постоянной нагрузке равной 50% от номинальной прочности. Таким образом, применение Stabilenka на грунтах с низкой несущей способностью исключает необходимость проведения мероприятий, замедляющих процесс строительства: замены грунта, применение традиционных мер по стабилизации и длительное время консолидации. В дополнение к стандартным материалам мы также рады предложить специальные решения для Ваших проектов.

Характеристики

Исключительная прочность на разрыв до 2500 кН / м (одноосные) и 1000 кН/м (двуосные)
Модуль упругости 25 000 кН/м
Высокая осевая жесткость в сочетании с низкой ползучестью
Высокая устойчивость к микробиологическому, химическому и механическому воздействиям
Надежное решение для очень слабых грунтов
Подбор прочности, длин рулона и разработка планов укладки
Высокая прочность в грунтах с pH-фактором от 2 до 9

Применение

Насыпи на слабых основаниях
Гибкий ростверк
Укрепление грунтов при намыве территорий
Перекрытие шламохранилищ

Stabilenka Xtreme — исключительный материал с минимальной ползучестью и устойчивостью к агрессивным средам. Вы можете использовать его для армирования грунта, когда обычные материалы больше не отвечают высоким специфическим требованиям проекта, к которым относятся, например, строгое ограничение по деформации или грунт с крайними значениями рН. Благодаря используемому сырью (ПВС / ПП) и модулю упругости более 45 000 кН/м, наша армирующая ткань обладает очень высокой осевой жесткостью в сочетании с низкой ползучестью, тем самым уменьшая структурную деформацию при высоких длительных нагрузках. Таким образом, применение Stabilenka на грунтах с низкой несущей способностью исключает необходимость проведения мероприятий, замедляющих процесс строительства: замены грунта, применения традиционных мер по стабилизации и длительной консолидации. Кроме того, вы также можете использовать наш геотекстиль Stabilenka Xtreme в агрессивных средах со значениями pH до 13. В дополнение к стандартным материалам, мы также рады предложить специальные решения для Ваших проектов.

Характеристики

Исключительная прочность на разрыв до 2800 кН/м (одноосные) и 1400 кН/м (двухосные)
Модуль упругости > 45 000 кН/м
Высокая осевая жесткость в сочетании с низкой ползучестью
Высокая устойчивость к микробиологическому, химическому и механическому воздействиям
Надежное решение для очень слабых грунтов
Подбор прочности, длин рулона и разработка планов укладкиr
Долговечность в грунтах с pH-фактором от 2 до 13

Применение

Насыпи на слабых основаниях
Гибкий ростверк
Укрепление грунтов при намыве территорий
Перекрытие шламохранилищ

Насыпи на слабом основании
Хвостохранилища
Рекультивация Земли

Направления деятельности
Продукция
Наши проекты
Видео
Наша Компетенция
Услуги
Новости и Пресса
Контакты

Направления деятельности
Продукция
Наши проекты
Видео
Услуги
Новости и Пресса
Контакты

Направления деятельности
Наши проекты
Видео
Услуги
Новости и Пресса
Контакты

Наша миссия
ООО «ХЮСКЕР» Россия
Наша философия
Менеджмент
Кодекс Корпоративной Этики
Наша история
местоположе́ние
Глобальный контакт
Работа и Карьера

Моделирование и анализ балочных мостов

Большинство автодорожных мостов представляют собой балочные конструкции, однопролетные или неразрезные, а составные мосты имеют многобалочную или лестничную форму. Определение основных эффектов различных комбинаций нагрузок часто может быть достигнуто с помощью двухмерной аналитической модели, но для более всестороннего анализа необходима трехмерная модель. В этой статье рассматриваются соответствующие методы анализа и моделирования для типичных стальных композитных мостов в Великобритании.

Полная конечно-элементная модель

Содержание

1 Варианты моделирования типичного многобалочного моста
2 Анализ ростверка
- 2.1 Анализ ростверка: обзор
- 2.2 Расчет ростверка: компоновка элементов
- 2.3 Анализ ростверка: приложение нагрузки поэтапно
- 2.4 Расчет ростверка: свойства сечения
  - 2.4.1 Степень растрескивания свойств
  - 2.4.2 Задержка сдвига в бетонных фланцах
- 2.5 Анализ ростверка: приложение нагрузок
- 2.6 Анализ ростверка: вывод
- 2.7 Анализ ростверка: другие соображения
- 2. 8 Анализ ростверка: варианты
  - 2.8.1 Косые перемычки
  - 2.8.2 Изогнутые мосты
  - 2.8.3 Балки переменной глубины
  - 2.8.4 Лестничные площадки
  - 2.8.5 Цельные мосты
3 Расчет упругого критического выпячивания для варианта нагружения мокрого бетона
4 Конечно-элементное моделирование
5 Выводы
6 Каталожные номера
7 Ресурсы
8 См. также
9 Внешние ссылки

[вверх]Варианты моделирования типового многобалочного моста

Типовой многобалочный стальной композитный мост
Trinity Overbridge на A120
(Изображение предоставлено Atkins)

Существует три варианта моделирования типичного многобалочного стального композитного моста:

Линейный луч
Ростверк
Полная конечно-элементная модель

Линейная балка — довольно грубый инструмент. Он не учитывает поперечное распределение, не дает выходных данных для поперечного проектирования (например, плиты или связи) и не учитывает эффекты перекоса. Его не рекомендуется использовать для детального проектирования, но это полезный инструмент для предварительного проектирования.

Использование ростверка целесообразно во многих случаях. Использование конечно-элементной модели даст более подробные результаты, особенно для неоднородных балок.

Несмотря на то, что анализ ростверка широко используется и до сих пор считается наиболее подходящим для большинства настилов мостов, общепризнано, что программы конечно-элементного анализа становятся более доступными и простыми в использовании. Кроме того, требования Еврокода для проверки потери устойчивости при поперечном кручении могут сделать анализ потери устойчивости методом конечных элементов необходимым для проверки варианта нагрузки конструкции из мокрого бетона.

Разрез Троицкого путепровода

[top]Анализ ростверка

[top]Анализ ростверка: обзор

Изометрический вид ростверка, представляющего настил двутавровой балки

Модель ростверка является распространенной формой расчетной модели для составных мостовых настилов. Его ключевые особенности:

Это 2D-модель
Поведение конструкции является линейно-упругим
Элементы балки уложены по сетке в одной плоскости, жестко соединены в узлах
Продольные элементы представляют собой составные сечения (т. е. главные балки с соответствующей плитой)
Поперечные элементы представляют собой только плиту или сборное сечение, в котором присутствуют поперечные стальные балки

[наверх]Анализ ростверка: компоновка элементов

Для выбора компоновки ростверка предлагаются следующие рекомендации:

Размеры сетки должны быть примерно квадратными
Использовать четное число интервалов сетки
Шаг сетки не более пролета/8
Краевые элементы вдоль линии парапета для облегчения приложения нагрузки
Вставьте дополнительные стыки для мест сращивания (обычно предполагается, что они находятся на расстоянии 25 % пролета от опор)

Для двухпролетного моста, как показано выше, соответствующая компоновка будет такой, как показано ниже.

Типовая компоновка ростверка для двухпролетного многобалочного стального композитного моста

[вверх]Анализ ростверка: поэтапное приложение нагрузки

постоянные и переменные действия:

Модель «только сталь» : собственный вес стальных балок и вес влажного бетона во время строительства применяются к модели ростверка только из стали. Продольные элементы представляют собой только стальные балки, в то время как поперечные элементы обычно не нужны (они могут быть установлены как «фиктивные» элементы, чтобы сохранить ту же компоновку модели, что и составные модели).
«Долговременная» составная модель : постоянные воздействия, применяемые к готовой конструкции (главным образом наложенные постоянные нагрузки, такие как наплавка, и ограничение кривизны из-за усадки) применяются к долговременной составной модели. Свойства сечения продольных составных элементов и поперечных элементов, представляющих собой плиту, рассчитываются с использованием долговременного модуля упругости бетона. Там, где плита находится в состоянии растяжения, могут потребоваться свойства сечения с трещинами.
«Краткосрочная» составная модель : Переходные воздействия (в основном вертикальные нагрузки из-за движения) применяются к краткосрочной составной модели. Свойства сечения рассчитываются так же, как и для долгосрочной модели, но с использованием краткосрочного модуля упругости. Опять же, могут потребоваться свойства сечения с трещинами, когда плита находится в состоянии растяжения.

Обратите внимание, что в стандарте BS EN 1992-1-1 ^[1] приводится несколько иной долгосрочный модуль упругости бетона для усадочной нагрузки, поэтому теоретически должна существовать четвертая модель для анализа эффектов усадки. Однако модуль существенно не отличается от «обычного» долговременного значения, и разумно применить усадочные моменты ограничения к долговременной модели для определения вторичных моментов в балках. Однако для расчета напряжений, вызванных этими эффектами, следует использовать соответствующие свойства сечения для усадки.

[вверх]Анализ ростверка: свойства сечения

Преобразованные свойства сечения для составного балочного элемента ростверка

Обычно все свойства сечения рассчитываются в «стальных элементах», используя преобразованную площадь для бетонной полки (разделить на модульное отношение n = E _s /E _c). Следующие свойства сечения необходимы для каждого отдельного поперечного сечения:

Только сталь: только свойства стальной балки
Долгосрочный композит: площадь бетона, преобразованная для долгосрочного модульного соотношения
Краткосрочный композит: площадь бетона, преобразованная для краткосрочного модульного соотношения
Свойства трещин (в зонах деформации): площадь армирования считается эффективной только в сечении плиты

Для свойств сечения без трещин армирование в плите можно не учитывать.

Справа показан типичный трансформированный участок.

[наверх]Степень треснутых свойств

Если отношение длин соседних пролетов составляет не менее 0,6, допуск на растрескивание плиты в зонах деформации может быть сделан путем использования характеристик сечения с трещинами для 15 % пролета по обе стороны от промежуточных опор, как показано ниже. . Это предусмотрено BS EN 1994-2 ^[2], пункт 5.4.2.3.

Степень растрескивания в балочных элементах

[вверх]Отставание от сдвига в бетонных полках

Эффективная ширина бетонных полок основана на ширине плиты, равной L _e /8 снаружи внешней стойки по обе стороны от балки, где L _e — расстояние между точками контра изгиба. Это определение дано в БС ЕН 1994-2 ^[2], п. 5.4.1.2, где приведены ориентировочные значения L _и. Обратите внимание, что сдвиговое запаздывание необходимо учитывать как при ULS, так и при SLS (одна и та же эффективная ширина используется для обоих предельных состояний).

[наверх]Анализ ростверка: приложение нагрузок

Постоянные воздействия (собственные веса) распределяются между лонжеронами посредством простой статики. Графическое представление типичных постоянных нагрузок, приложенных к модели ростверка, показано ниже (слева).

Транспортные нагрузки обычно получают с помощью программ «автозагрузки», которые являются частью большинства аналитических программ. Эти программы используют поверхности влияния для определения степени равномерно распределенных нагрузок и положения тандемных систем и специальных транспортных средств. Типичная поверхность влияния для места изгиба середины пролета показана ниже (справа).

Пользователь решает, какие позиции на модели наиболее важны для проектирования (например, промежуточный пролет, стыки и опорные позиции), и требует создания поверхностей влияния для этих позиций; Затем автозагрузчик определяет позиции, в которых находятся грузы. применяется для наиболее обременительного эффекта.

[top]Анализ ростверка: выходные данные

Основная цель любого глобального анализа моста — получить выходные данные, которые затем можно использовать при анализе сечения и проектировании. Как правило, это будут изгибающие моменты, силы сдвига и крутящие моменты (где они значительны) в главных балках. Прогибы также потребуются для расчетов предварительного изгиба. Вывод, скорее всего, будет либо графическим, либо табличным, оба варианта полезны. Графический вывод позволяет быстро определить пиковые моменты и сдвиги на глаз, а также позволяет дизайнеру визуально проверить, ведет ли себя модель так, как ожидалось. Табличный вывод может быть полезен для постобработки с помощью электронной таблицы и одновременного чтения сосуществующих эффектов нагрузки. Тем не менее, проектировщик должен использовать суждение о том, где находятся критические места в конструкции, чтобы избежать чрезмерного объема выходных данных и постобработки.

[вверх]Анализ ростверка: другие соображения

Графический вывод изгибающих моментов в элементах плиты в модели ростверка

Также необходимо учитывать следующее:

Общие эффекты для конструкции поперечной плиты : Возьмем эффекты нагрузки на поперечные элементы из модели ростверка и добавим их к эффектам из локального анализа (например, диаграммы Пухера. См. SCI 356). Любые нагрузки, прикладываемые к ростверку, следует прикладывать к стыкам только для этой цели, чтобы избежать неточного двойного учета местных воздействий.
Связи : Связи обычно моделируются с помощью гибкого на сдвиг элемента (консервативно использовать элемент, который не допускает сдвиговой гибкости), с эквивалентными свойствами, рассчитанными на основе модели плоской рамы. Модель плоской рамы также может быть использована для расчета раскосов с использованием отклонений от модели ростверка, наложенных на модель плоской рамы и ограничивающих усилий, если это необходимо.
Опоры : Все опоры обеспечивают только вертикальное крепление в 2D ростверке. Влияние невертикальных нагрузок необходимо оценивать либо вручную, либо с помощью альтернативной модели.
Ручная проверка : Ручная проверка должна проводиться для проверки модели, например, проверка изгибающих моментов при равномерной нагрузке и проверка опорных реакций
Комбинированное программное обеспечение для глобального анализа и проектирования сечений : Некоторые программы предлагают комбинированные возможности глобального анализа и проектирования сечений. Проектировщики должны убедиться, что они понимают теорию, лежащую в основе проектирования секций балки, и выполнять проверки на выходе.

Модель плоской рамы для оценки жесткости (для элемента модели ростверка) и для определения влияния перемещений от выхода

[наверх]Анализ ростверка: варианты

[наверх]Косые мосты

Многие мосты наклонены в плане и Модель ростверка способна приспособить такое расположение одним из нескольких способов. Рассмотрим типовой план косого моста, показанный ниже.

План типичного косого моста

Для небольших углов наклона сетку можно выровнять по наклону, как показано ниже.

косая сетка (для перекоса не более 20°)

При больших углах перекоса поведение косых элементов становится неточным и лучше вернуться к ортогональной сетке. На концах необходимо учесть перекос.

Ортогональная сетка для большего перекоса. (перекос более 20°)

[вверх]Изогнутые мосты

Типовой изогнутый композитный мост

Для мостов на развязках в разных уровнях и в других местах, где пространство ограничено, относительно характерно наличие значительной кривизны в плане.

В таких случаях можно использовать криволинейные ростверки, хотя при выборе схемы и рассмотрении результатов анализа необходимо соблюдать осторожность, поскольку эффекты кручения в плите нелегко отделить от эффектов коробления стальных балок. Кроме того, после анализа ростверка необходимо будет добавить влияние горизонтальных «радиальных» сил в стальных фланцах.

Модель изогнутого ростверка для 4-х пролетного моста

[вверх]Балки переменной глубины

Балки переменной глубины, такие как показанные ниже, могут быть легко размещены в модели ростверка путем изменения свойств сечения по длине лонжеронов.

Балки переменной высоты в двухпролетном мосту
(Изображение предоставлено Atkins)

[вверх]Лестничные настилы

Лестничный настил-мостик (стадия строительства, с носовой частью)

Лестничные настилы, подобные показанному справа, можно моделировать с помощью ростверков.

В модели ростверка для лестничного настила:

Основные лонжероны представляют собой сплошное составное сечение
Промежуточные лонжероны представляют собой только плиту
Поперечные элементы обычно представляют составную секцию, включая поперечные балки. Иногда между составными поперечными элементами могут быть включены промежуточные элементы, состоящие только из плит.

Трехмерная модель, вероятно, потребуется для моделирования взаимодействия между поперечными и основными балками, в частности, для определения жесткости U-образной рамы и воздействия на поперечные балки из-за местного применения специальных транспортных средств.

Модель ростверка для лестничного моста

Лестничный настил 3D-модель для взаимодействия поперечных и основных ферм

[вверх] Цельные мосты

Для цельного моста можно использовать 2D-ростверк с поворотными пружинными опорами на интегральных опорах в сочетании с 2D-моделью плоской рамы для температурные эффекты. В качестве альтернативы можно использовать 3D-модель с секцией ростверка для настила и вертикальными секциями для устоя и фундамента.

[вверх]Анализ критического упругого выпячивания для случая нагружения мокрого бетона

Голые стальные балки, ожидающие загрузки мокрым бетоном

BS EN 1993-2 ^[3] не дает формулы для определения поперечного выпячивания парных стальных балок с торсионной связью, где пара балок подвержена выпучиванию как пара в симпатии друг к другу, а не между ограничениями. Это обычный сценарий для загрузки мокрого бетона. Можно рассмотреть два варианта:

Расчет гибкости с использованием анализа критической упругой потери устойчивости КЭ
Используйте упрощенные правила гибкости торсионных ограничений, полученные из BS 5400-3 ^[4] (они доступны в формате Еврокода в SCI P356).

Для КЭ-анализа пользователю необходимо просмотреть режимы потери устойчивости, чтобы найти режим потери устойчивости при поперечном кручении — можно обнаружить, что формы потери устойчивости стенки или полки возникают раньше, чем формы потери устойчивости при поперечном кручении.

КЭ-анализ, вероятно, даст значительные преимущества по сравнению с упрощенным подходом, как обсуждалось при проектировании балки.

Дальнейшие указания по определению устойчивости к продольному изгибу балок из стальных листов в композитных мостах во время строительства (стадия голой стали) и в процессе эксплуатации (когда плита настила действует как верхняя полка) доступны в ED008.

[наверх]Конечно-элементное моделирование

Поскольку вполне вероятно, что для проверки упругой критической потери устойчивости потребуется конечно-элементная модель, можно рассмотреть возможность использования полной конечно-элементной модели для всего анализа. Это также имело бы то преимущество, что реакция конструкции потенциально лучше моделируется. Однако есть ряд недостатков, среди которых:

Полная модель конечных элементов

Более длинная установка
Больше шансов на ошибку
Больше времени для извлечения результатов
Для уверенного использования требуется больше практики
Усложнить отладку
Пиковые опорные моменты могут быть недооценены

Если принято решение об использовании конечно-элементной модели, могут оказаться полезными следующие рекомендации:

Крупная сетка, вероятно, подойдет
Держите сетку как можно более квадратной
Требуется более тщательное планирование
Элементы толстой оболочки для балок и плит, балочные элементы в других местах (например, для связей)
В качестве альтернативы можно использовать балочные элементы для составных плит стальных балок
Требуется дополнительная проверка
Анизотропные свойства, необходимые в зонах с трещинами

[наверх]Выводы

Ростверк является наиболее часто используемой моделью для настила мостов и относительно прост в использовании. Тем не менее, вполне вероятно, что модель конечных элементов по-прежнему потребуется для анализа упругой критической потери устойчивости стальных балок, поддерживающих нагрузку от мокрого бетона. Следовательно, для всего анализа можно было бы рассмотреть модель конечных элементов, которая также имела бы возможное преимущество лучшего моделирования реакции конструкции. Однако у этого подхода есть некоторые недостатки, поэтому многие проектировщики используют ростверк для основного расчета и используют модель конечных элементов только там, где это абсолютно необходимо.

[наверх]Ссылки

↑ BS EN 1992-1-1:2004+A1:2014 Еврокод 2. Проектирование бетонных конструкций. Общие нормы и правила для зданий, BSI
↑ ^2.0 ^2.1 BS EN 1994-2:2005, Еврокод 4. Проектирование композитных стальных и бетонных конструкций. Общие правила и правила для мостов, BSI
↑ BS EN 1993-2:2006, Еврокод 3. Проектирование стальных конструкций. Стальные мосты, BSI
↑ БС 5400-3:2000 Стальные, бетонные и композитные мосты. Свод правил проектирования стальных мостов. БСИ

Ресурсы

Айлс, округ Колумбия (2010 г.) Конструкция моста из композитных материалов. (P356, включая исправление, 2014 г.). SCI
Илес, округ Колумбия (2012) Определение устойчивости к продольному изгибу стальных и композитных мостовых конструкций. (ED008). SCI
Илес, округ Колумбия (2012) Проектирование составных автодорожных мостов, изогнутых в плане. (стр. 393). SCI

[вверх] См. также

Многобалочные композитные мосты
Композитные мосты с лестничным настилом
Цельные мосты
Мосты — первоначальный проект
Расчет балок составных мостов
Системы крепления
Соединения в перемычках
Кривизна плана в мостах
Косые мосты

[наверх]Внешние ссылки

Highways England DMRB (Руководство по проектированию дорог и мостов)
Highways England MCDHW (Руководство по контрактной документации на дорожные работы)
Группа стальных мостов (SBG)

Взгляд на гибкую автоматизацию сборки ростверка корпусных блоков корабля | Журнал судостроения и проектирования

Skip Nav Destination

01 августа 1998 г.

Томислав Заплатич;

Желимир Сладолев

J Ship Prod 14 (03): 164–169.

Номер бумаги: SNAME-JSP-1998-14-3-164

https://doi.org/10.5957/jsp.1998.14.3.164

История статьи

Опубликовано в Интернете:

01 августа 1998 г.

Цитировать
- Посмотреть эту цитату
- Добавить в менеджер цитирования
Делиться
- Фейсбук
- Твиттер
- LinkedIn
- Электронная почта
Получить разрешения
Поиск по сайту

Цитирование

Заплатич, Томислав и Желимир Сладолев. «Взгляд на гибкую автоматизацию в сборке ростверка корпусных блоков корабля». J Ship Prod 14 (1998): 164–169. doi: https://doi.org/10.5957/jsp.1998.14.3.164

Скачать файл цитаты:

Ris (Zotero)
Менеджер ссылок
EasyBib
Подставки для книг
Менделей
Документы
КонецПримечание
РефВоркс
Бибтекс

панель инструментов поиска

Расширенный поиск

В статье представлены некоторые основные понятия и определения гибкой автоматизации, а также особенности производственного процесса судостроения, наиболее важные для применения гибкой автоматизации в технологии судостроения. Даны определения и характеристики призматических корпусных блоков, а также анализ ростверков как типовых частей призматических корпусных блоков. Представлены модель разметки деталей блока и схема гибкого самодействующего позиционирования элементов ростверка при сборке.