Нагрузка на плиты перекрытия пустотные: Сколько выдерживает плита перекрытия на 1м2: допустимая нагрузка

14.07.2023

0 Comment

Содержание

расчет, нормативы, допустимая загруженность на 1 м2

Плита пустотная представляет собой горизонтальный элемент сборной конструкции перекрытия. Это железобетонное изделие с пустотами, пронизывающими его.

Расположены они продольно. Область применения таких плит – промышленное и гражданское малоэтажное и многоэтажное строительство.

Здание может быть возведено из любого стройматериала – панели из железобетона, кирпич, стеновые блоки – газосиликатные, пенобетонные, газобетонные, главное – правильно рассчитать нагрузки на плиты перекрытия.

Содержание

1 Что означает понятие?
2 Виды допустимой загруженности конструкций
3 Нормативы и требования
4 Что потребуется, чтобы правильно рассчитать?
5 Примеры и формулы подсчета на 1 м2
- 5.1 Предельная
- 5.2 Точечная
- 5.3 Пересчет на 1 м2
6 Случаи прогибов плит
7 К чему ведут ошибки при расчете?
8 Заключение

Что означает понятие?

Нагрузка на бетонную пустотную плиту перекрытия – основной эксплуатационный параметр, которым определяется несущая способность изделия и отражается, сколько кг веса способен выдерживать кв. м поверхности. Отражает совокупность всех видов нагрузок, которые может выдержать плита, выполняя свои функции.

Допустимая нагрузка на пустотную плиту перекрытия является одним из основных параметров для выбора данного изделия при проектировании постройки. От верности расчета зависят прочность сооружения и длительность его эксплуатации до того момента, когда возникнет необходимость в капитальном ремонте.

Виды допустимой загруженности конструкций

Конструкция любого перекрытия включает в себя три части:

Верхнюю – с напольным покрытием, стяжками и утеплителями (когда этажом выше находится другое жилое помещение).
Нижнюю – с отделкой потолка и подвесными элементами (когда этажом ниже также располагается жилье).
Конструкционную – несущая основа, на которой смонтированы все элементы данной части сооружения (коей и является плита перекрытия).

Пол и потолок с отделкой и расположенными на них предметами мебели и интерьера, в том числе – возможными в квартире навесными потолками, декоративными перегородками, дополнительной сантехникой, детскими качелями, спортивными снарядами и т. п., дают на плиту перекрытия постоянную статическую нагрузку.

Под временной (динамической) нагрузкой понимается та, что возникает при перемещении по конструкции перекрытия людей и домашних животных. При этом в расчеты закладывается, к примеру, даже то, что все члены семьи, которая будет проживать в данном помещении, могут оказаться тучными людьми, а в питомцы себе выберут не какого-нибудь легкого хомячка, а крупных рысь или оленя, передвигающихся стремительно, почти постоянно находящихся в движении.

Отдельно принимается во внимание расположение точечных и распределенных нагрузок. Пример точечной – подвешенная боксерская груша массой 220 кг, распределенной – система подвесного потолка, в каркасе которого на определенном расстоянии друг от друга расположены подвесы для полотнища, крепящиеся к плите перекрытия.

В расчетах точечных и распределенных нагрузок есть нюансы – необходимо учитывать функциональное назначение помещения. Так, устанавливая ванну объемом 520 л, которая при наполнении водой создаст нагрузку распределенную (в силу площади, ею занимаемой), отдельно рассчитывается также точечная нагрузка от ее ножек.

Таким образом, нагрузки бывают постоянными – когда весь срок эксплуатации оказывается воздействие вышерасположенными конструкциями, инженерным оборудованием, коммуникациями и т.п., и временными – в трех позициях:

Перемещение живых объектов внутри помещения, добавление новых предметов быта и их перестановка.

Сезонные и погодные факторы – осадки (скопление дождевой воды и снега на кровле, карнизах и балконах), сильный ветер.
Предполагаемые чрезвычайные ситуации, например, столкновение большегрузного транспортного средства с частью сооружения или падение на стену башенного крана, если рядом возводится другой строительный объект, и прочие подобные случаи.

В соответствии с коэффициентами, указанными в строительной документации стандартная пустотная плита 6 м (например, ПК 60-15-8) без учета собственного веса может выдержать следующие нагрузки:

Точечные: 1040 кг/м².
Распределенные: 960 кг/м².
Постоянные: 880 кг/м².
Временные: 1040 кг/м².
Предельные:
1. Минимальная: 400 кг/м².
2. Максимальная: 1040 кг/м².

Нормативы и требования

Содержатся в государственной и отраслевой документации, определяющей требования к изделиям пустотным бетонным, предназначенным для сооружения перекрытий (СНиП, ГОСТы и пр.).

Согласно СП 20.13330.2016 «Нагрузки и воздействия» (актуализированной редакции СНиП 2.01.07-85) – при строительстве и восстановительных СМР следует учитывать тип постройки и ее назначение, рассчитывая нагрузки разных видов:

Нормативных – согласно п. 8.2.2 стандартная перегородка должна выдерживать вес не менее 50 кг/м².
Расчетных – для определения применяются коэффициенты надежности из п. 8.2.2.
Временных – для тех объектов, где планируется регулярное передвижение людей и животных, предполагаются частая перестановка мебели и оборудование помещения дополнительными предметами техники и быта. Равномерно-распределенные нагрузки (нормативы) указаны в п. 8.3 – к примеру, для жилых помещений предусмотрено 150 кг/м².

Что потребуется, чтобы правильно рассчитать?

Расчет происходит в три этапа для определения нужных показателей по конкретному объекту:

Составление его пространственной схемы.
Подсчет суммарного веса, который будет действовать на несущую конструкцию (плиту).
Определение нагрузки путем деления показателя общего усилия на число плит.

Примеры и формулы подсчета на 1 м2

Предельная и точечная нагрузки рассчитываются по-разному. Кроме того, потребуется пересчет на квадратный метр площади.

Рассмотрим, как определить все это на образце ПК 60-15-8 – плиты многопустотной, изготавливаемой по ГОСТу 9561-91, повсеместно используемой при возведении зданий разного назначения. Исходные данные образца:

масса – 2,850 т;
габариты: ширина – 1,5 м, длина – 6,0 м.

Предельная

Рассчитывается площадь путем перемножения ширины на длину: 1,5 x 6,0 = 9,0 м². Затем подсчитывается масса, которую способен выдержать образец: предельно допустимая нагрузка для 1 м² согласно нормативу – 800 кг/м² (0,8 т/м²), таким образом: 9,0 x 0,8 = 7,2 т.

Чтобы определить, какую дополнительную нагрузку можно возложить на плиту, из допустимого веса вычитается масса самого образца: 7,2 – 2,85 = 4,35 т.

Далее обсчитывается общий вес отделки – полы со стяжкой и утеплителями. Рекомендуемая масса всей конструкции напольного покрытия – до 150 кг/м² (0,15 т/м²). Тогда нагрузка на квадратный метр площади половой отделки будет: 0,15 x 9,0 = 1,35 т.

Итак, предельная нагрузка (предметы быта и люди) на всю площадь образца составит: 4,35 – 1,35 = 3,0 т. Пересчет на метр площади дает показатель 0,333 т/м² (333,3 кг/м²).

Точечная

Параметр должен быть высчитан максимально достоверно, поскольку ни одно перекрытие не выдержит долго, к примеру, хрустальную люстру в 200 кг, если точечная нагрузка – не более 180 кг. Точечное расположение (навешивание и установка) массивных объектов рекомендуются вблизи несущих стен, поскольку там усилено армирование плит.

Согласно общим правилам, допустимый показатель вычисляется по формуле «норматив для изделия по ГОСТу (по СП 20.13330.2016) x 2», для образца ПК 60-15-8 это: 0,8 т/м² x 2 = 1,6 т.

Но на практике высчитывать точечную нагрузку следует с применением коэффициентов надежности. Так, для среднестатистической квартиры в типовой многоэтажке он составляет от 1,0 до 1,2 (в зависимости от года постройки дома). Исходя из исходных данных примера: 0,8 т/м² x 1,2 = 0,96 т.

Пересчет на 1 м2

По нормативам и данным производителя пустотных ЖБИ существует еще один метод расчета.

Для взятого образца алгоритм подсчета: 2,85 т / 9,0 м² = 0,317 т/м². Из веса, допустимого по нормативу, вычитается расчетный: 0,8 т/м² – 0,317 т/м² = 0,483 т/м².

Из полученного общего допустимого показателя нагрузки вычитается масса конструкции полового покрытия (рекомендуемая до 150 кг/м², что равняется 0,15 т/м²): 0,483 т/м² – 0,15 т/м² = 0,333 т/м². (Как можно видеть – показатель получился ровно тем же, как и в Примере № 1, но расчет оказался более простым.)

Затем вычитаются еще 0,15 т/м², рассчитанные на бытовые предметы и живые объекты, в итоге остаются 0,183 т/м², которые можно отвести под установку дополнительных перегородок, дверей и прочего, улучшающего планировку.

Случаи прогибов плит

В продаже встречаются изделия с разным прогибом (в обе стороны). В соответствии со СНиП 2.01.07-85 – допускается, если он составляет не более 1/15 по длине.

К примеру, по ПБ 90-12 (особо проблемное изделие) он может составить до 60 мм.

Возникновение существенного обратного прогиба возможно, если плита короткая – при отпиливании она выгибается под воздействием значительной силы сжатия. Обычно строители видят прогибы невооруженным глазом, если плиты сложены стопкой.

К чему ведут ошибки при расчете?

Здание, остов которого смонтирован с неподходящими плитами перекрытия, в «лучшем» случае потребует капремонта раньше, чем заложено проектом. В худшем – возможны обрушения, как следствие – нанесение материального ущерба объектам, расположенным рядом, гибель людей.

Заключение

Сегодня мировой строительный рынок предлагает пустотелые ЖБИ, предназначенные для сооружения перекрытий, с показателями расчетной нагрузки в диапазоне 300-1250 кг/м².

Суть расчетов для конкретного объекта состоит не только в том, чтобы сооружение беспроблемно прослужило многие годы, но и в возможности разумно подойти к закупке материалов, не затрачивая лишних средств на плиты повышенной прочности.

ЭКСПЕРТИЗА НАГРУЗКИ НА ПЛИТУ ПЕРЕКРЫТИЯ

Наши услуги

МЫ БЫЛИ ВЫБРАНЫ В 2019 г. АДМИНИСТРАЦИЕЙ НИЖНЕУДИНСКОГО МУНИЦИПАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ ДЛЯ ПРОВЕДЕНИЯ ОБСЛЕДОВАНИЯ ЗДАНИЙ ПОСЛЕ ЗАТОПЛЕНИЯ В ИРКУТСКОЙ ОБЛАСТИ

НАС ВЫБИРАЮТ АРБИТРАЖНЫЕ СУДЫ
СМОТРЕТЬ ОПРЕДЕЛЕНИЯ

ПОЧЕМУ СУДЫ ОТКЛОНЯЮТ ЗАКЛЮЧЕНИЯ

Читать статью!

*******

МЫ РАБОТАЕМ
БЕЗ ВЫХОДНЫХ

с 8-00 до 22-00

Ждем Ваших звонков не только в будние дни, а также в субботу и в воскресенье. Наши эксперты выезжают на экспертизу и обследование ежедневно и без выходных.

*******

СТРОИТЕЛЬНЫЙ АДВОКАТ

Бесплатная консультация нашего строительного юриста.

Анализ перспектив Вашего спора в суде или в досудебном порядке.

Юридические услуги оказывают юристы в области строительного права.

*******

ДОСТАВКА

курьером строительного заключения, актов приемки-сдачи, счетов-фактур.

*******

ОСТОРОЖНО!

В последнее время появилось большое количество мошенников и непрофессионалов.

Читать Проверка экспертной организации.

*******

ДОСТИЖЕНИЯ МНСЭ
ЗА 2020 г.:

352 проведенных строительных экспертиз;

126 проведенных обследований;

12 проведенных энергоаудита;

389 разработанных проектов.

*******

МНСЭ — участник и докладчик
2-го Всероссийского Симпозиума «Актуальные проблемы судебной экспертизы и контрольных процедур в строительстве», который прошел 16 апреля 2015 г. в Центральном Доме Архитектора в Москве.

*******

ПЛАГИАТ

Увидели у конкурентов похожий на наш сайт по структуре или по содержанию. Проверьте в интернете, кто является первоисточником. Ответ, который Вы получите — МЫ.

НАШИ КЛИЕНТЫ: Арбитражный суд г. Москвы Арбитражный суд МО Арбитражный суд Санкт-Петербурга и Ленинградской области ОАО «Мосметрострой» ОАО «Одинцовский лакокрасочный завод» ГУ РАН «Московский дом-пансионат» ОАО «Балтинвестбанк» ЗАО «Останкинский завод бараночных изделий» ОАО «ЭХО» ЗАО «КСПЗ» ОАО «Пятовское карьероуправление» ОАО «Фабрика-химчистка № 21» ЗАО «ЦТК» ЗАО «НТ СМУ-333» ЗАО «КАСКАД-МЕБЕЛЬ» ООО СМУ Варшавское» ЗАО «Строймеханика» УК «Регионгазфинанс» ОАО «Московский станкостроительный завод имени Серго Орджоникидзе» ЗАО «БРПИ» ОАО «Стройтрансгаз» ЗАО ЦНТУ «Механика» ОАО «Ростелеком» ОАО «Икшинское опытно-производственное предприятие»

Главная » ОБСЛЕДОВАНИЕ ЗДАНИЙ » ЭКСПЕРТИЗА ПЕРЕКРЫТИЙ » ЭКСПЕРТИЗА НАГРУЗКИ НА ПЛИТУ ПЕРЕКРЫТИЯ

Плита перекрытия – монолитная железобетонная конструкция. Есть два вида железобетонных плит – это полнотелая и пустотная. Различие данных типов в том, что они применяются для разного вида строительства, но чаще всего все-таки используется пустотные железобетонные плиты, в том числе и при малоэтажном строительстве Пустотные плиты выпускаются на заводе, поэтому вы можете быть спокойны – за соблюдением стандартов там отвечает ГОСТ, а все изделия в обязательном порядке проходят маркировку. На самих плитах можно увидеть аббревиатуру ПК и набор цифр, обозначающих длину плиты (в дециметрах) и вес в килограммах на 1 кв.дм. Кроме того, для расчета нагрузки необходимо знать вес используемой плиты. Допустим, берем стандартную плиту ПК-60-15-8 (ГОСТ 9561-91), вес которой составляет 2850 кг. Максимально возможная нагрузка на плиту перекрытия — 800 кг на 1 кв.м. Для начала рассчитаем вес плиты, например, в девятиметровом пространстве: для этого делим общий вес плиты на девять и получаем вес самой плиты — 316 кг на 1 кв.м. Далее учитываем вес человека, который будет ходить по будущему полу и примерный вес мебели (около 150 кг на 1 кв.

м.), а также проделанные отделочные работы, среди которых стяжка, утепление, напольное покрытие – также примерно 150 кг на 1 кв.метр. Прибавим двери и перегородки, на них отведем до 180 кг на 1 кв.м.

Экспериментальный и численный анализ ходьбы одиночного пешехода по пустотному бетонному полу

Abstract

Целью данной статьи является экспериментальное и численное исследование динамической реакции пустотной бетонной плиты на одного пешехода. Для достижения этой цели была построена тестовая конструкция, состоящая из шести пустотелых железобетонных элементов размером 10 м ×1,2 м. Реализована конечно-элементная модель конструкции на основе ортотропных оболочечных элементов. Точность конечно-элементной модели была оценена путем численного воспроизведения ударных испытаний молотком. Для этого экспериментальная ударная нагрузка была импортирована в конечно-элементную модель. Получены очень хорошие совпадения между экспериментальными и численными результатами. Затем были экспериментально испытаны три разные одиночные пешеходные дорожки. Каждый из этих путей был воспроизведен численно с использованием четырех численных моделей нагрузки, взятых из литературы. Результаты показывают, что четыре пешеходные нагрузки дают довольно разные численные результаты в отношении амплитуд ускорения для каждого режима. Кроме того, небольшое изменение численных параметров плиты может дать большие различия в численных результатах. Это показывает, что точное численное моделирование одиночной пешеходной нагрузки — непростая задача. Результаты показывают также, что во время поперечных и диагональных пешеходных дорожек вибрации из-за крутильного режима плиты могут быть выше, чем из-за самого низкого изгибающего режима.

1 Введение

Сборные и предварительно напряженные многопустотные плиты, см. рис. 1, часто используются, особенно в Швеции, при устройстве полов в многоэтажных домах, многоэтажных домах, торговых центрах, офисах или гаражах. Основным преимуществом этих плит является то, что сочетание малого собственного веса и высокой прочности позволяет проектировать перекрытия с большими пролетами. Следовательно, это означает, что плиты также сталкиваются с проблемой эксплуатационной надежности пола, особенно вибрации от деятельности человека. Фактически, многие практические примеры в Швеции показали, что длина пролета часто ограничивается динамическими соображениями, а не статическими критериями.

Рис. 1

Пустотная бетонная плита

Изображение полного размера

В последние годы были проведены некоторые исследования, касающиеся сдвиговых характеристик, структурных характеристик, тепловых характеристик и огнестойкости пустотных бетонных плит [1,2, 3,4,5,6,7]. Однако, насколько известно авторам, в литературе имеется лишь несколько исследовательских работ, посвященных динамической реакции пустотных перекрытий. Собственные частоты сплошной плиты и многопустотной плиты сравнивались Ендзеловским и Врабловой [8]. Маркос и др. [9] представил параметрическое исследование чувствительности к вибрации многопустотных плит. Они обнаружили, что наиболее важным параметром для первой собственной частоты является полоса обзора. Однако эти два исследования были только численными, и результаты не были подтверждены экспериментальными исследованиями. Лабораторные испытания с тремя свободно опертыми элементами были проведены Лундским техническим университетом в Швеции и представлены в магистерской диссертации Йоханссона [10]. Однако формы колебаний, связанные с собственными частотами, не были определены из измеренных данных, и, следовательно, динамическое поведение плиты не может быть действительно понято.

Основной целью настоящей работы является экспериментальное и численное исследование динамической реакции построенной многопустотной бетонной плиты на одного пешехода. Рассмотрены три различные пешеходные дорожки и четыре численные модели, взятые из литературы для однократной пешеходной нагрузки. Численные результаты фильтруются в полосе 1/3 октавы, а затем обрабатываются с использованием метода текущих среднеквадратичных значений. Полное описание экспериментальных испытаний и результатов можно найти в [11]. Конечно-элементная модель оболочки бетонной плиты была разработана и откалибрована в предыдущей работе, опубликованной в журнале Magazine of Concrete Research [12].

2 Экспериментальные испытания

2.1 Пустотная бетонная плита

Экспериментальная конструкция была построена на заводе компании Contiga, ведущего поставщика сборных железобетонных конструкций в Швеции. Плита состояла из шести пустотелых элементов размером 10 м ×1,2 м ×0,27 м каждый, поддерживаемых горизонтальными и вертикальными стальными балками, см. рис. 2 и 3. Соединения (стыки) между плитами залиты растворным бетоном. Соединение между бетонным перекрытием и горизонтальными стальными балками выполнено с помощью стальных соединителей, приваренных к горизонтальной стальной балке, и анкерных стальных стержней, залитых на бетонных перекрытиях, см. рис. 4. На плиту 30 добавлен бетонный верх высотой 50 мм. дней после отливки швов. Класс прочности бетона был C45/55 для полых элементов и швов и C30/37 для верхней части. Дополнительную информацию о структуре теста можно найти в [11].

Рис. 2

Экспериментальная структура

Полноразмерное изображение

Рис. 3

Расположение акселерометров от A1 до A10 и возбуждающих нагрузок стальные балки и стальные соединители ( a ) и цементный раствор, стальные соединители и стальные стержни ( b )

Изображение в натуральную величину

Десять акселерометров, см. рис. 3, использовались для записи данных об ускорении. Как показано на рис. 3, акселерометры с A1 по A9были установлены в типичных точках ¼ пролета, ½ пролета и ¾ пролета плиты для измерения вертикальных ускорений. Акселерометр А10 был установлен сбоку одной из стальных балок и регистрировал горизонтальные ускорения. Дополнительную информацию об акселерометрах можно найти в [11]. Частота дискретизации была выбрана равной 2048 точек в секунду.

Экспериментальные испытания были разделены на три этапа: на этапе 1 отливались стыки, но не покрытие; на этапе 2 было установлено бетонное покрытие; на этапе 3 все промежуточные стальные колонны были удалены, а горизонтальные стальные балки поддерживались только на концах.

2.2 Испытание на гармоническую вибрацию

К конструкции была приложена синусоидальная сила с пиковой амплитудой 25 Н и частотным диапазоном от 4 до 35 Гц. Этот тест, описанный в [11], был затем использован для калибровки конечно-элементной модели плиты. Процедура обновления и калибровки представлены в [11, 12].

2.3 Испытание на удар молотком

Плиту подвергали ударной нагрузке, приложенной с помощью мощного ударного молота (см. рис. 5) типа 8208. Ударная нагрузка была приложена в точке h2, см. рис. 3. Молоток имеет встроенную электронику и предназначен для возбуждения и измерения силы удара на средних и очень больших конструкциях. Он дает импульсную нагрузку очень короткой продолжительности и, следовательно, может возбуждать частоты до 50 Гц. Наложенные сигналы как во временной, так и в частотной области показаны на рис. 6. 9

Рис. 6 одиночного пешехода (85 кг), идущего по плите, проводились для этапов 2 и 3, т.е. после отливки покрытия. Были рассмотрены три различных пути, см. рис. 7. Частота ходьбы составляла 2,2 Гц на этапе 2 и 2 Гц на этапе 3, чтобы возбудить высокий уровень вибрации при самой низкой собственной частоте плиты.
Рис. 7
Одиночные пешеходные дорожки
Увеличенное изображение
3 Конечно-элементное моделирование
3.1 Конструкция
КЭ модель конструкции была разработана с использованием конечно-элементной программы ABAQUS, см. рис. 8. Бетон деталь моделировалась как одна однородная плоскость с использованием ортотропных элементов оболочки, тогда как стальные детали моделировались с использованием изотропных элементов оболочки. Использовались четырехузловые оболочечные элементы S4 двойного изгиба. Было проведено исследование сходимости, и был выбран оптимизированный размер элемента 0,05 м как для бетонных, так и для стальных деталей. Связующие ограничения использовались для соединения стальных колонн с горизонтальными стальными балками и стальных колонн с диагональными стальными стержнями. Бетонная часть была непосредственно привязана к вертикальной поверхности двух горизонтальных стальных балок. Армирование и предварительное напряжение не учитывались, поскольку они не оказывают существенного влияния на динамическую реакцию плиты.
Рис. 8
3D конечно-элементная модель
Увеличенное изображение
Толщина и плотность элементов оболочки (0,300 м и 1603,6 кг/м ³ ) определены с учетом момента инерции крестовины — сечения бетонной плиты в направлении пустот и путем проведения численного анализа этого сечения с использованием четырехузловых билинейных двумерных деформирующих элементов WARP2D4. Эта процедура описана в [12].
Свойства материала стали были приняты как: E = 210 ГПа, ν = 0,3, ρ = 7850 кг/м ³ . Для бетонной плиты использовались ортотропные элементы оболочки с пластинчатым материалом. Были приняты следующие параметры: E ₁ = 36 ГПа, E ₂ = 16,2 ГПа, \({\upsilon _{12}} ₁₂ = 12,1 ГПа, G ₁₃ = 18 ГПа, G ₂₃ = 8,1 ГПа. Направление 1 – вдоль пустот, а направление 2 – перпендикулярно направлению 1. Значения этих параметров были определены в [12] путем калибровки конечно-элементной модели по экспериментальным результатам, полученным при гармоническом возбуждении.
3.2 Пешеходные нагрузки для одиночных пешеходов
Четыре типа пешеходных нагрузок для одиночных пешеходов (см. рис. 9b) с частотой шагов 2 Гц были взяты из литературы (проект ЕС [13], Setra [14], Chen [15] и Pan [16]) и применяется на этапе 3. Чтобы соответствовать частоте темпа 2,2 Гц, используемой в Фазе 2, временная история пешеходной нагрузки второго шага (правая нога) была перемещена вперед на 0,05 с, см. рис. 9а. Эти частоты были рассчитаны таким образом, чтобы они соответствовали 1/3 самых низких измеренных собственных частот.
Рис. 9
Четыре типа истории нагрузки при ходьбе от одиночного пешехода во времени
Изображение с полным размером
Силы одиночного шага (истории нагрузки при ходьбе во времени для правой или левой ноги) применялись в узловых точках режима КЭ, как предложено в Пан [16]. Расстояние между соседними узловыми точками принимали за среднюю длину шага каждого шагового теста.
4 Сравнение экспериментальных и численных результатов
Полученные экспериментальные собственные частоты и связанные с ними затухание и формы колебаний можно найти в [11].
Экспериментальные испытания были проанализированы численно с использованием процедуры модальной суперпозиции, включая десять низших мод. Как экспериментальные результаты, так и численные результаты были обработаны с использованием быстрых преобразований Фурье. Также использовался альтернативный метод обработки, фильтрующий сигналы в полосе 1/3 октавы. Кроме того, отфильтрованные сигналы снова обрабатывались с использованием бегущего среднеквадратичного значения. метод [17]. Действующее среднеквадратичное значение. метод учитывает случайные удары и кратковременную вибрацию с использованием короткой постоянной времени интегрирования, 92}{\text{d}}t} .$$
В соответствии с рекомендациями ISO 2631-1 [17] и ISO 10137 [18] было принято значение = 1 с.
Величина вибрации определяется как максимальное переходное значение вибрации (MTVV), которое определяется следующим образом:
$${\text{MTVV}}=\hbox{max} \left[ {{a_{\text{w} }}\left( {{t_0}} \right)} \right].$$
4.1 Испытание на удар молотом
Численный анализ был выполнен путем импорта зарегистрированной экспериментальной истории ударной нагрузки во времени в модель КЭ. Результаты представлены на рис. 10 для фазы 2 и на рис. 11 для фазы 3. Получено очень хорошее соответствие между численными и экспериментальными результатами. Это показывает, что численная модель плиты точна.
Рис. 10
Фаза 2: ускорение БПФ и среднеквадратичное ускорение на центральных частотах 1/3 октавных полос
Изображение в натуральную величину
Рис. 3 октавных диапазона
Полноразмерное изображение
4.2 Тесты ходьбы с одним пешеходом
Экспериментальные и численные результаты тестов с ходьбой одного пешехода представлены на рис. 12 для этапа 2 и на рис. 13 для этапа 3. Экспериментальные результаты (зеленые линии) показать, как и ожидалось, что первая мода (изгиб) возбуждается для каждой пешеходной дорожки. Они также показывают, что вторая мода (торсионная) возбуждается для пешеходных дорожек 2 и 3. Более того, в Фазе 2 амплитуды ускорения больше для торсионной моды, чем для изгибающей. 9
Изображение в полный размер
Изображение в натуральную величину
Численные результаты показывают, что четыре модели пешеходной нагрузки с одним пешеходом возбуждают первые две моды. Однако можно наблюдать большую разницу между четырьмя моделями в отношении амплитуды ускорений. В частности, модель нагрузки проекта ЕС [13] завышает амплитуды первой моды изгиба во всех анализах. На этапе 2 результаты, полученные с моделями нагрузки, Setra [14] и Pan [16], также очень высоки по сравнению с экспериментальными результатами для режима 1. На этапе 3 три модели нагрузки, Pan [16], Chen [15] и Setra [14], дают более низкие результаты по сравнению с экспериментами для первого режима. Ни одна из моделей нагрузки не дает хороших результатов как на этапе 2, так и на этапе 3. Однако приемлемые результаты были получены при использовании модели нагрузки Чена [15] на этапе 2 и модели нагрузки Пана [16] на этапе 3.
По мнению авторов, высокий уровень ускорения для торсионной моды в фазе 2 обусловлен тем, что гармоника шестого порядка шага (2,2 Гц) совпадает с экспериментальной собственной частотой при кручении (13,2 Гц). Чтобы подтвердить эту гипотезу, параметры E ₂ и G ₁₂ бетонной плиты были изменены таким образом, чтобы числовая частота для режима кручения в Фазе 2 точно соответствовала экспериментальной. В самом деле, оптимальные параметры материала, приведенные в разд. 4.1 были получены при рассмотрении как фаз 2, так и 3, а также более высоких мод. Один из результатов показан на рис. 14 для модели нагрузки Чена [15]. При новых значениях параметров материала значительно увеличивается амплитуда ускорения для второй моды (кручения). С этой моделью нагрузки очень хорошее соответствие между экспериментальными и численными результатами получено для режима кручения.
Рис. 14
Сравнение величин вибрации
Изображение в натуральную величину
5 Заключение
В данной статье представлены экспериментальные и численные результаты бетонной плиты, состоящей из шести полых элементов и возбужденной ударом молота и ходьбой одиночного пешехода. представлены нагрузки.
Целью испытаний на удар молотком была проверка конечно-элементной модели бетонного пола. Получено очень хорошее совпадение экспериментальных и численных результатов как по собственным частотам, так и по амплитудам колебаний.
Для испытаний одиночной пешеходной ходьбы были рассмотрены три различных пешеходных маршрута. Как и ожидалось, на каждом пути возбуждается первая изгибная мода. Однако, что еще более удивительно, экспериментальные результаты показывают, что в фазе 2 и для пешеходных дорожек 2 и 3 амплитуды ускорения выше для второго режима (кручение), чем для первого режима (изгиб). Дополнительный численный анализ показал, что это, вероятно, связано с тем, что гармоника шестого порядка шага (2,2 Гц) совпадает с собственной частотой при кручении (13,2 Гц). Это свидетельствует о том, что динамический анализ не может ограничиваться исследованием самой низкой собственной частоты пола.
Были реализованы четыре модели пешеходной нагрузки для одного пешехода, взятые из литературы. Все четыре модели возбуждают две низшие моды, но можно наблюдать большие различия в амплитуде ускорений. На самом деле, хотя приемлемые результаты по сравнению с экспериментами получены с моделью нагрузки Chen [15] на этапе 2 и моделью нагрузки Pan [16] на этапе 3, ни одна из моделей нагрузки не дает точных результатов как на этапе 2, так и на этапе 3. Кроме того, Было замечено, что амплитуды колебаний чувствительны к свойствам материалов моделей бетонных полов: небольшое изменение собственной частоты может дать большие различия в амплитудах колебаний для второй моды.
Наконец, результаты, полученные в этой статье, показывают, что точное численное моделирование одиночной пешеходной нагрузки — непростая задача и что требуются дополнительные работы для получения простых, но точных пешеходных нагрузок, которые можно использовать для изучения динамической реакции полых основные бетонные полы.
Ссылки
Хеггер Дж., Роггендорф Т., Керкени Н. (2009) Прочность на сдвиг предварительно напряженных пустотных плит в тонких конструкциях перекрытий. Eng Структура 31: 551–559
Артикул Google Scholar
Girhammar UA, Pajari M (2008) Испытания и анализ прочности на сдвиг композитных плит из пустотелых блоков и бетонного покрытия. Constr Build Mater 22:1708–1722
Статья Google Scholar
Лам Д., Эллиотт К.С., Нетеркот Д.А. (2000) Параметрическое исследование композитных стальных балок с многопустотными плитами перекрытия из сборного железобетона. J Constr Steel Res 54: 283–304
Артикул Google Scholar
Faheem A, Ranzi G, Fiorito F (2016) Численное исследование тепловых характеристик многопустотных плит с ночной вентиляцией, отлитых из бетона с микрокапсулированным PCM. Energy Build 127:892–906
Статья Google Scholar
Агуадо Дж. В., Альберо В., Эспинос А. (2016) Трехмерная конечно-элементная модель для прогнозирования поведения при пожаре многопустотных плит. Англ Структура 108: 12–27
Артикул Google Scholar
«>
Венанци И., Брекколотти М., Д’Алессандро А., Матерацци А.Л. (2014) Оценка огнестойкости многопустотных плит HPLWC посредством полномасштабных испытаний в печи. Fire Saf J 69:12–22
Артикул Google Scholar
Какояннис Д., Паскуалена Ф., Реймен Б. (2013) Взрывоопасность железобетонных многопустотных плит в сочетании с огнем: Численная и экспериментальная оценка. Огонь Саф Дж 57:69–82
Артикул Google Scholar
Ендзеловский Н., Враблова К. (2015) Сравнение собственных частот многопустотных плит. Appl Mech Mater 769:225–228
Артикул Google Scholar
Маркос Л.К., Карразедо Р. (2014) Параметрическое исследование чувствительности к вибрации перекрытий из многопустотных плит. Материалы 9-й Международной конференции по структурной динамике, EURODYN
«>
Йоханссон П. (2009) Вибрация пустотелых бетонных элементов, вызванная ходьбой. Магистерская работа, Lunds Tekniska Högskola, Lunds Universitet
Liu F, Battini J, Pacoste C, Granberg A (2017) Экспериментальный и численный динамический анализ пустотных бетонных полов. Конструкции 12:286–297
Артикул Google Scholar
Liu F, Battini J, Pacoste C (2018) Модели конечных элементов оболочки для динамического анализа пустотного бетонного пола. Mag Concr Res
Sedlacek G, Heinemeyer C, Butz C, Völling B (2006) Обобщение критериев вибрации пола для промышленных, офисных, жилых и общественных зданий и спортивных залов. Европейские сообщества, Люксембург
Google Scholar
Setra (2006) Пешеходные мосты – Оценка вибрационного поведения пешеходных мостов под пешеходной нагрузкой. http://www.setra.equipement.gouv.fr. По состоянию на 2006 г.
Чен Дж., Сюй Р., Чжан М. (2014) Спектр отклика на ускорение для прогнозирования вибрации пола из-за ходьбы человека. J Sound Vib 333:3564–3579
Статья Google Scholar
Pan T, ASCE M, You X, Lim CL (2008) Оценка вибрации пола в биотехнологической лаборатории, вызванной ходьбой человека. ASCE J Выполнить Constr Facil. https://doi.org/10.1061/(ASCE)0887-3828(2008)22:3(122)
Google Scholar
ISO 2631-1, Механическая вибрация и удар. Оценка воздействия вибрации всего тела на человека. Часть 1: Общие требования (1997 г.), Международная организация по стандартизации, https://www.iso.org/standard/ 7612.html. По состоянию на 1997 г.
ISO 10137, Основы проектирования конструкций. Пригодность зданий и пешеходных дорожек к воздействию вибрации (2007 г.), Международная организация по стандартизации, https://www.iso.org/standard/37070.html. По состоянию на 2007 г.
Скачать ссылки
Благодарности
Авторы благодарят сотрудников компании Contiga за предоставленную нам возможность провести экспериментальные испытания на их заводе, а также за помощь во время испытаний. Большое спасибо также Изабель и Аманде Лильестрём, которые спланировали и провели экспериментальные испытания в рамках своего магистерского проекта, а также Кенту Линдгрену и компании ACAD, которые отвечали за запись данных во время испытаний. Наконец, авторы хотели бы поблагодарить Фонд Эллен, Уолтера и Леннарта Хессельман за их финансовую поддержку.
Финансирование
Фонд Эллен, Уолтера и Леннарта Хессельман.
Информация об авторе
Авторы и организации
Отдел проектирования конструкций и мостов, Королевский технологический институт (KTH), Brinellvägen 23, 11428, Стокгольм, Швеция
ELU Konsult, Valhallavägen 117, 11531, Стокгольм, Швеция
Costin Pacoste
Авторы
Фанчжоу Лю
Просмотр публикаций автора
Вы также можете искать этого автора в PubMed Google Scholar
Jean-Marc Battini
Просмотр публикаций автора
Вы также можете искать этого автора в PubMed Google Scholar
Costin Pacoste
Просмотр публикаций автора
Вы также можете искать этого автора в PubMed Google Академия
Автор, ответственный за переписку
Жан-Марк Баттини.
Права и разрешения
Открытый доступ Эта статья распространяется в соответствии с условиями международной лицензии Creative Commons Attribution 4.0 (http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/), которая разрешает неограниченное использование, распространение, и воспроизведение на любом носителе, при условии, что вы укажете автора(ов) оригинала и источник, предоставите ссылку на лицензию Creative Commons и укажете, были ли внесены изменения.
Перепечатки и разрешения
Об этой статье
Многопустотные плиты Последние исследовательские работы
ВСЕГО ДОКУМЕНТОВ
67
(ПЯТЬ ЛЕТ 37)
ИНДЕКС 900 4 7
(ПЯТЬ ЛЕТ 2)
Экспериментальное исследование конструктивных характеристик однопролетной многопустотной плиты при последовательном ударном нагружении
Камаль Амин Чебо ◽
Йехья Темсах ◽
Захер Абу Салех ◽
Мохамад Дарвич ◽
Зиад Хамдан
Железобетон ◽
Динамическое поведение ◽
Ударная нагрузка ◽
Структурный ответ ◽
Экспериментальная программа ◽
Полый сердечник ◽
Раздел обзора ◽
Железобетонные плиты ◽
Пустотная плита ◽
После натяжения
В Ливане и многих других странах, где конструкции уязвимы к ударным нагрузкам, вызванным случайными обвалами камней в результате оползней, особенно мосты с многопустотными плитами, необходимо разработать безопасные и эффективные процедуры проектирования для проектирования таких типов конструкций, чтобы они выдерживали экстремальные случаи загрузка. Реакция конструкции бетонных элементов, подвергающихся падающему весу с низкой скоростью, вызвала интерес исследователей в предыдущие годы. Эффект удара из-за оползня, падающего на железобетонные (ЖБ) плиты, изучался многими исследователями, в то время как очень немногие изучали влияние ударной нагрузки на предварительно напряженные конструкции, отметив, что недавнее исследование было проведено в Бейрутском арабском университете, который сравнили динамическое поведение железобетонных и постнапряженных плит при ударном нагружении ударным элементом массой 605 кг, свободно падающим с высоты 20 м. Пустотные плиты широко используются в мостах и сборных конструкциях. Таким образом, изучение их поведения из-за таких опасностей становится неизбежным. Это исследование посвящено этим типам плит. Для лучшего понимания поведения полномасштабная экспериментальная программа состоит из испытаний многопустотной плиты с одним пролетом. Образец имеет размеры 6000 мм × 1200 мм × 200 мм с 100-миллиметровой монолитной покрывающей плитой. Последовательные случаи свободного падения с высоты 14 м будут исследоваться на заданной плите с пролетом 6000 м. Эта серия ударов будет удерживаться за счет ударов по однопролетной многопустотной плите в трех разных местах: в центре, на краю и рядом с опорой. Данные программы испытаний использовались для оценки реакции конструкции с точки зрения экспериментальных наблюдений, максимальных сил удара и инерции, повреждений/отказов конструкции: тип и характер, реакция на ускорение и рекомендации по проектированию конструкции. Это исследование показало, что многопустотная плита имеет другое динамическое поведение по сравнению с натянутыми и железобетонными плитами, упомянутыми в разделе обзора литературы.
Поведение полупанелей и многопустотных плит в условиях четырехгранной опоры
Якуб Зайонц ◽
Лукаш Дробец ◽
Радослав Ясинский ◽
Мирослав Вечорек ◽
Войцех Мазур ◽
…
Вычислительные модели ◽
Полый сердечник ◽
Короткий срок ◽
Процедуры проектирования ◽
Текущий дизайн ◽
Пустотная плита ◽
Продольные стыки ◽
Электронный метод ◽
Консервативная оценка
В этом исследовании были проведены качественные тесты для сравнения поведения выбранных плит, подверженных краткосрочной и долгосрочной нагрузке. Были испытаны натурные модели полуплиты и многопустотной плиты размерами 6,30 м × 6,30 м, построенные из четырех различных сборных панелей. Первые две представляли собой полусборные плиты с решетчатыми балками, третья — полусборные предварительно напряженные ребристые панели, а последняя — из многопустотных панелей. Общим признаком стало отсутствие армирования швов и одинаковая модульная ширина 600 мм. Кратковременная нагрузка прикладывалась последовательно на первом этапе, а перемещение измерялось электронным методом. На втором этапе длительных испытаний нагрузка в основном прикладывалась к одной части плиты. Испытания под кратковременной и длительной нагрузкой позволяют определить изменение характеристик панельных плит во времени. Панели сохранили способность к перераспределению нагрузки за счет их взаимодействия, несмотря на то, что работа продольных швов осуществляется только через поперечное сечение бетона. Поведение плит с бетонным покрытием показывает более значительные боковые взаимодействия, чем элементы, соединенные только шпонкой. Сравнительные расчеты проводились на основе четырех расчетных моделей. Сравнительный анализ показал, что текущие методы проектирования позволяют дать безопасную, но консервативную оценку поведения плиты.
Узел строповки многопустотной плиты перекрытия дистанционной опалубки
Пулат Мирзаев ◽
Несущая способность ◽
Технологическое развитие ◽
Защитный слой ◽
Теоретические данные ◽
Тело ◽
Полый сердечник ◽
Полезная модель ◽
Расход металла ◽
Пустотная плита ◽
Полномасштабные испытания
В связи с тем, что многопустотные плиты без опалубки выпускаются без строповочных петель (особенности технологии изготовления), решен вопрос монтажа и транспортировки этих плит. Предложено конструктивно-технологическое решение строповочного узла, размещенного в теле плиты, без использования строповочной петли, и имеющего только анкерный стержень-шпон, через который можно непосредственно стропить плиту без использования традиционной строповки. петли. Установка спроектирована с уменьшенной металлоемкостью и не изменяет технологию изготовления многопустотных плит без опалубки. Найдены и обобщены теоретические основы расчета несущей способности предлагаемого строповочного узла, устраиваемого в многопустотной плите без опалубки. Выявлено, что несущая способность предлагаемого узла строповки, устроенного в теле многопустотной плиты, при действии монтажных нагрузок зависит от силы раскалывания бетона защитного слоя, расположенного над анкерным стержнем-шпунтом. этого собрания (при прочих равных условиях). Теоретические данные исследования подтверждены натурными испытаниями плит с расположенными в их теле строповочными узлами, проведенными в соответствии с предложенной конструктивной и технологической разработкой. Получен патент на полезную модель на разработку беспетлевого узла строповки многопустотной плиты без опалубки.
Оценка влияния различных типов плит на статические и динамические характеристики конструкций
Йылмаз Келеш ◽
Хусейн Касап ◽
Зейнеп Яман
Динамические характеристики ◽
Сейсмический анализ ◽
Сейсмическая нагрузка ◽
Полый сердечник ◽
Базовый сдвиг ◽
Программное обеспечение конечных элементов ◽
Местная почва ◽
Различные виды ◽
Пустотная плита ◽
Вафельная плита
В данном исследовании изучалось влияние различных типов плит на динамические характеристики конструкций при боковом нагружении. С этой целью в 3-, 4- и 5-этажных зданиях с одинаковыми геометрическими размерами в соответствии с проектом были смоделированы четыре различных типа плит, а именно балочная плита, плоская плита, односторонняя ребристая (пустотная) плита и вафельная плита. строительные требования (TS 500) и турецкие строительные сейсмические нормы (TBDY, 2018). Расчеты сейсмического анализа смоделированных зданий проводились с использованием метода эквивалентной сейсмической нагрузки. Предполагаемый местный класс почвы был взят из геотехнического отчета как ZD. В результате анализа были сопоставлены естественные периоды, силы сдвига основания, максимальные горизонтальные смещения и относительные смещения этажей зданий. Сейсмический анализ и расчеты зданий были выполнены с использованием конечно-элементного программного обеспечения SAP2000.
Экспериментальное исследование многопустотной плиты, содержащей отходы ПЭТ-бутылок
Мулия Ориентализация ◽
Джосия Ирван Растанди ◽
Р. М. Димас Овен C ◽
Марша Никен П. ◽
Кришна Ади С.С. ◽
…
Экспериментальное исследование ◽
Полый сердечник ◽
Бутылки для домашних животных ◽
Пустотная плита
Пустотные сборные и двусторонние сплошные плиты: оценка стоимости и сравнение сроков
Осама Сархан ◽
Махди Раслан ◽
Гази Таллави
Предварительно напряженный бетон ◽
Оценка затрат ◽
Полый сердечник ◽
Время строительства ◽
Продолжительность времени ◽
Факторы, влияющие ◽
Пустотная плита ◽
Сравнение продолжительности ◽
Цена
Время и стоимость являются важными факторами, влияющими на успешное завершение строительного проекта. В этом исследовании анализируется и изучается сравнение стоимости и времени изготовления сборных и монолитных плит конкретного здания. Принимая во внимание, что плита является одним из важных элементов конструкции, в этом исследовании будет рассматриваться, в частности, многопустотная плита, которую можно определить как сборные предварительно напряженные железобетонные элементы, содержащие пустую пустоту внутри, которая в основном используется для перекрытий, плит крыши и стеновых панелей. Результаты показывают, что время строительства сборной плиты значительно меньше по сравнению с монолитной плитой, так как это заняло около 31 рабочего дня и 43 дня в целом с учетом праздников, в то время как сборная плита заняла около 9 дней.только рабочие дни и 13 дней всего. Результаты также показывают, что монолитная плита уступает как по стоимости, так и по продолжительности. Поскольку стоимость монолитной плиты в 3,76 раза выше, чем у сборной плиты, а продолжительность времени в 3,31 раза больше.
Влияние покрытия плит перекрытий из многопустотных плит на критерии комфортности из-за вибрации в результате деятельности человека
Мухамад Ирфан Нурдин ◽
Сумарго ◽
Муджиман ◽
Мардиана Осман ◽
Тьеджеп Хартоно
Деятельность человека ◽
Полый сердечник ◽
Пустотная плита ◽
Критерии комфорта
Исследование механического и теплового поведения многопустотной плиты
Маша Кундал ◽
Р.