Жб балки: Железобетонные балки купить, цена онлайн.

Содержание

Стропильные железобетонные балки

Вернуться на страницу»Железобетонные конструкции»

Стропильные и подстропильные балки

Стропильные и подстропильные железобетонные балки используют в качестве несущих конструкций покрытий промышленных зданий, которые подбирают в зависимости от шага колонн, действующих нагрузок, характера производства и других условий эксплуатации.

Стропильные и подстропильные железобетонные балки должны иметь необходимую прочность, устойчивость, долговечность, а также отвечать архитектурно-художественным и экономическим требованиям.

Достоинствами железобетонных балок являются  высокая огнестойкость, долговечность и в некоторых случаях экономическая эффективность по сравнению со стальными балками.

Стропильные железобетонные балки устраивают поперек здания.Балки бывают: стропильные (перекрывают пролет и поддерживают конструкции покрытия) и подстропильные, которые служат опорой для стропильных балок.

В качестве материала используют бетон класса В25 — В40 с обычной или предварительно напряженной арматурой и применяют при пролетах 6, 9, 12, 18 м (рис.

1). Балки с пролетом 6, 9, 12 м укладывают только с шагом 6 м, а балки с пролетом 18 м — с шагом 6 и 12 м.

Балки бывают односкатные, двускатные, решетчатые.

Односкатные балки таврового сечения с утолщением на опорах применяют в однопролетных зданиях с шагом колонн 6 м и внешним отводом воды.

Балки двутаврового сечения с предварительно напряженной арматурой применяют для 12 — 18 метровых пролетов здания (рис. 1 а, б) .

Решетчатые балки прямоугольного сечения с отверстиями для пропуска коммуникаций применяют для 12 — 18 метровых пролетов здания (рис. 1 в).

В верхнем поясе балок предусматривают закладные детали для крепления панелей покрытия или прогонов. На нижнем поясе и стенке балки предусматриваются закладные элементы для крепления подвесного транспорта, а в опорных частях — стальные закладные детали для крепления балок к колоннам.

Рис. 1. Железобетонные стропильные балки покрытия: а – односкатные двутаврового сечения; б — двускатные для многоскатных покрытий; в — решетчатые; г — узел опоры балки на колонну; 1 — балка; 2 — колонна; 3 — опорный лист.

Балки покрытия крепят к колоннам с помощью сварки закладных деталей колонн и балок (рис. 1 г).

Подстропильные железобетонные балки служат для опирания на них стропильных балок (рис. 2). Подстропильные балки применяют при шаге колонн  12 м.

Рис. 2. Железобетонные подстропильные балки

Стропильные конструкции опирают на нижний пояс подстропильных конструкций и крепятся анкерными болтами и сваркой. Такое решение уменьшает высоту здания. Покрытие с использованием подстропильных конструкций имеют существенные недостатки. Подстропильные конструкции трудно производить, они затрудняют монтаж элементов покрытия, увеличивают расход материалов и трудоемкость устройства покрытия.

Балки обвязочные пролетом 6 м

Балки обвязочные пролетом 6 м

Серия ГОСТ 24893-81

Характеристики:
Железобетонные обвязочные балки длиной 6,0 м применяются при строительстве навесных каменных (из кирпича и легкобетонных камней) наружных и внутренних стенах, в том числе в местах перепада высот, производственных и вспомогательных зданий промышленных предприятий, включая здания с расчетной сейсмичностью 7-9 баллов. Балки из тяжелого бетона предназначены для применения в условиях воздействия неагрессивной, слабо- и среднеагрессивной газовой среды.

Марка изделия L, мм А, мм h, мм Расчетная на опоре  нагрузка , тc Марка бетона (Класс бетона) Объем бетона, м3 Масса изделия, т
ГОСТ 24893-81
БОП 25-3Т 5950 250 585
9,30
М250 (В20) 0,87 2,20
Серия КЭ-01- 58 выпуск 1
БО1-1 5950 200 585 18,6 М200 (В15) 0,70 1,75
БО1-2
22,6
М200 (В15) 0,70 1,75

 

Серия ГОСТ 24893-81

Характеристики:
Железобетонные обвязочные балки длиной 6,0 м применяются при строительстве навесных каменных (из кирпича и легкобетонных камней) наружных и внутренних стенах, в том числе в местах перепада высот, производственных и вспомогательных зданий промышленных предприятий, включая здания с расчетной сейсмичностью 7-9 баллов.

Балки из тяжелого бетона предназначены для применения в условиях воздействия неагрессивной, слабо- и среднеагрессивной газовой среды.

Марка изделия Расчетная на опоре  нагрузка , тc Марка бетона (Класс бетона) Объем бетона, м3 Масса изделия, т
ГОСТ 24893-81
БОВ-3Т 14,0 М250 (В20) 0,98 2,45

Серия  КЭ-01-58 выпуск 1

БО2-1 26,0 М200 (В15) 1,00 2,50
БО2-2 30,1 1,00 2,50

Не удается найти страницу | Autodesk Knowledge Network

(* {{l10n_strings.

REQUIRED_FIELD}})

{{l10n_strings.CREATE_NEW_COLLECTION}}*

{{l10n_strings.ADD_COLLECTION_DESCRIPTION}}

{{l10n_strings.COLLECTION_DESCRIPTION}} {{addToCollection.description.length}}/500 {{l10n_strings.TAGS}} {{$item}} {{l10n_strings.PRODUCTS}} {{l10n_strings.DRAG_TEXT}}  

{{l10n_strings.DRAG_TEXT_HELP}}

{{l10n_strings. LANGUAGE}} {{$select.selected.display}}

{{article.content_lang.display}}

{{l10n_strings.AUTHOR}}  

{{l10n_strings.AUTHOR_TOOLTIP_TEXT}}

{{$select.selected.display}} {{l10n_strings.CREATE_AND_ADD_TO_COLLECTION_MODAL_BUTTON}} {{l10n_strings.CREATE_A_COLLECTION_ERROR}}

Железобетонные балки

Разработка позволила решить ряд проблем, связанных с балками типового проекта 3. 503.1-81: такие балки объединяются по уровню верхней плиты, что приводило к большим усадочным напряжениям в стыке монолитного шва и плиты сборной балки. В результате возникают трещины в зонах монолитных участков и в плите объединения в температурно-неразрезную плеть. Кроме того, такая конструкция требует устройства выравнивающего слоя и отличается плохой адгезией бетона балок и швов омоноличивания. Срок службы конструкции из-за коррозионных поражений выпусков арматуры не превышает 20 – 25 лет.

Стройпроект предложил новое решение: использование монолитной плиты, которую размещают поверх балок. Главное преимущество – отсутствие множества стыков. Балки применяются и в неразрезных пролётных строениях и дают ряд преимуществ: меньше опорных частей, отсутствие деформационных швов, высокую долговечность и надежность.

По сравнению с типовым проектом 3.503.1-81 балки Стройпроекта имеют меньший вес и габариты, которые сокращены за счет уменьшения длины свесов верхней полки. Инженерное решение позволяет значительно увеличить момент инерции расчётного сечения, что, в свою очередь, увеличивает шаг расстановки балок до 2,45 м для температурно-неразрезных систем и до 2,7 м для неразрезных систем. Следовательно, на квадратный километр трассы требуется меньшее число балок. Как результат – сокращение стоимости проекта.

Изготовление балок с оптимизированным сечением требует минимальных изменений в существующей на заводах опалубке. Как и балки типового проекта 3.503.1-81, новые балки можно также изготавливать в условиях строительной площадки. Относительная простота создания опалубки и мобильные бетонные заводы упрощают строительство дорожных магистралей. Кроме того, за один рейс транспорт способен перевезти 2-3 балки вместо одной, что влияет на экономичность и эффективность транспортировки.

Возврат к списку

Испытания и проектные положения для железобетонных балок, усиленных на сдвиг с использованием листов и полос FRP | Международный журнал бетонных конструкций и материалов

Наиболее вероятным управляющим режимом отказа для железобетонных балок, усиленных сдвигом с помощью EB FRP, является отслоение FRP. Отслоение FRP в основном происходит в конфигурациях FRP с боковым соединением и U-образной оболочкой. Было выявлено несколько основных факторов, которые влияют на отслоение FRP и, следовательно, на вклад FRP в сопротивление сдвигу (например,g., модель связи, эффективная деформация FRP, угол трещины сдвига и эффективная длина анкеровки FRP). Большинство упомянутых факторов были задействованы в разработке стандартных кодексов и руководств. С другой стороны, есть еще несколько ключевых факторов, которые еще не отражены в стандартных кодексах и руководствах. В таблице 3 перечислены основные параметры воздействия и статус их применения в текущих основных стандартах проектирования и руководствах.

Таблица 3 Статус параметров, влияющих на эффективность сдвигового усиления железобетонных балок с EB FRP в текущих рекомендациях по проектированию.

Растрескивание ж/б балки

Экспериментальные испытания Pellegrino and Modena (2002) и Chaallal et al. (2002) продемонстрировали, что для железобетонных балок, усиленных или неусиленных, с FRP структура трещин при сдвиге имеет тенденцию быть более распределенной в пролете при сдвиге при наличии внутренней поперечной стали по сравнению с таковой для железобетонных балок с небольшим усилием при сдвиге или без него. . На рисунках 2, 4a, 5a и b показаны образцы NT-RF-0, NT-SH-100, WT-RF-0 и WT-SH-100 из экспериментальной части текущего исследования.Образец НТ-РФ-0 (рис. 2) без поперечной арматуры разрушился по одной линии трещины. Образец НТ-Ш-100 (рис. 4б) был укреплен на сдвиг одним слоем листа EB FRP. Этот образец вышел из строя с одной крупной трещиной сдвига и несколькими дополнительными поверхностными трещинами сдвига (в бетонном покрытии), которые соединялись с основной трещиной сдвига в бетонном ядре. Это привело к отслоению FRP, прикрепленного к куску бетонного покрытия. Образец WT-RF-0 (рис. 5а) с поперечной стальной арматурой и без EB FRP разрушился с одной крупной трещиной при сдвиге и несколькими незначительными трещинами при сдвиге. Образец WT-SH-100 (рис. 5b) был усилен как внутренней поперечной сталью, так и одним слоем листа FRP. Как ясно показано на рис. 5b, образец WT-SH-100 разрушился по схеме распределенного сдвига с множественными трещинами.

Из этого следует, что отслоение EB FRP обычно начинается с трещины сдвига в зоне трещины бетона. Это происходит в основном из-за того, что крепление волокон FRP прерывается трещинами. При этом напряжения сцепления достигают своего максимума в местах пересечения волокон трещиной сдвига.Концентрированное напряжение сцепления переносится от трещины, в результате чего образуется локальная зона нарушения сцепления. В конечном счете, отказ анкеровки FRP распространяется до тех пор, пока оставшаяся длина анкеровки FRP не станет меньше, чем эффективная длина анкеровки FRP. Этот вопрос более подробно обсуждается в Mofidi and Chaallal (2011c).

Считается, что растрескивание влияет на процесс разъединения, поскольку приводит к потере сцепления вблизи трещины. Таким образом, можно сделать вывод, что более распределенное растрескивание может ускорить отслоение стеклопластика и привести к преждевременному разрушению при сдвиге.

Халифа и др. (1998) показали, что, предполагая структуру с одной трещиной, некоторые волокна с длиной анкеровки меньше, чем эффективная длина связи, разрушаются раньше, чем остальные волокна. Они рекомендовали игнорировать эти волокна при расчете вклада FRP в сдвиг. Таким образом, Халифа и соавт. (1998) предложили эффективную ширину w fe , для рисунка с одной трещиной. При многорядной структуре трещин длины анкеровки волокон FRP не могут быть рассчитаны с использованием предложенных уравнений для однолинейной структуры трещин, потому что в схеме множественных сдвиговых трещин имеется несколько нерегулярных пересечений волокон.Это затрудняет определение эффективной ширины волокон, которые имеют минимальную эффективную длину крепления. В настоящей статье предложены новые уравнения для расчета эффективной ширины FRP, предполагая наличие нескольких сдвиговых трещин в ж/б балках, укрепленных при сдвиге с использованием EB FRP. Новый коэффициент, k c , который преобразует эффективную ширину балки с многорядным рисунком трещин в эквивалентную эффективную ширину балки с однорядным рисунком трещин под углом 45°.

Влияние поперечной стали на вклад FRP при сдвиге

На рисунке 7b показаны кривые зависимости приложенной нагрузки от деформации на стальных скобах для испытанных образцов с поперечной стальной арматурой. Экспериментальные исследования (Pellegrino and Modena 2002; Chaallal et al. 2002, 2011; Bousselham and Chaallal 2004; Mofidi and Chaallal 2011b; Mofidi et al. 2012a, b) показали, что эффективность композитов FRP снижается при наличии внутреннего сдвига. -стальная арматура. Было четко установлено, что вклад FRP в сопротивление сдвигу зависит от количества внутреннего армирования из стали сдвига.Однако, как видно из таблицы 3, ни в одном из стандартных норм и правил еще не учитывалось влияние поперечной стали на уравнения вклада сдвига FRP.

Как упоминалось ранее, вклад FRP в сопротивление сдвигу в первую очередь связан с качеством связи между FRP и бетоном. Связь FRP-бетона регулируется в основном длиной анкеровки FRP. Однако большее количество поперечной арматуры (сталь + FRP) приводит к более распределенному рисунку трещин и, следовательно, к более короткой доступной длине анкеровки волокон FRP. Таким образом, для образцов, усиленных поперечной стальной арматурой, сила сцепления и, следовательно, вклад EB FRP в сопротивление сдвигу уменьшаются по сравнению с образцами без поперечной стальной арматуры.

Предлагаемая концептуальная модель

В этом разделе предлагается расчетная модель для расчета вклада FRP в сопротивление сдвигу железобетонных балок, усиленных при сдвиге с помощью EB FRP. В этой модели уменьшающийся эффект внутренней поперечной стали и распределенная картина сдвиговых трещин количественно определяются предложенными уравнениями.

На рис. 9a и b представлена ​​схематическая конфигурация балки, модернизированной в условиях сдвига с помощью бокового приклеивания EB FRP. Основываясь на экспериментальных наблюдениях (например, на неудавшемся образце в текущем исследовании), область отслоившегося FRP может быть определена как трапециевидная область, как показано заштрихованной областью на рис. 9a для бокового приклеивания EB FRP и на рис. 9c для U-жакет EB FRP. Схематическая конфигурация, показанная на рис.  9, представляет собой картину множественных трещин сдвига. Ранее упоминалось, что эффект сцепления нескольких трещин, пересекающих FRP, нелегко определить и, следовательно, недостаточно документирован.В качестве альтернативы эквивалентная прямоугольная область, предполагающая одиночную трещину под углом 45°, использовалась для замены предполагаемой трапециевидной области соединения в распределенной многолинейной структуре трещин сдвига (рис. 9b, d). Размеры эквивалентной прямоугольной области равны эффективной длине и эффективной ширине FRP. Понятие эффективной длины FRP уже установлено и определяется как длина FRP, за пределами которой сила сцепления не будет увеличиваться. Эффективную длину связи можно рассчитать по уравнению Neubauer and Rostásy (1997):

, где f ct – предел прочности бетона на растяжение.Вместо f ct , уравнение Mirza et al. (1979) можно рассчитать как функцию fc’ следующим образом:

Рис. 9

Типичная конфигурация эффективной ширины FRP в усиленных сдвигом железобетонных тавровых балках с непрерывным листом FRP EB: a площадь склеивания для боковых скрепленный FRP, b эквивалентная площадь склеивания для бокового склеивания, c площадь склеивания для U-оболочки и d эквивалентная площадь склеивания для U-оболочки.

При расчете эффективной ширины FRP, w fe , характер растрескивания предполагался как функция количества внутренней поперечной стали и внешней поперечной арматуры EB FRP, измеряемой их соответствующей осевой жесткостью. Как упоминалось ранее, характер растрескивания сильно влияет на длину анкеровки волокон FRP. По мере того, как структура трещин становится более распределенной, меньшее количество волокон обеспечивает полную эффективную длину анкеровки.В результате эффективная ширина, то есть ширина тех волокон, длина которых достаточна для достижения эффективной длины анкеровки, уменьшается. С помощью регрессионного анализа, основанного на результатах экспериментальных испытаний, доступных в литературе (см. базу данных в Boussselham and Chaallal 2004), эффективная ширина определяется как функция суммы осевых жесткостей поперечной стальной арматуры и листов EB FRP. (см. рис. 10, 11):

wfe=0,6ρf·Ef+ρs·Es×dfдля U-образных курток

(3)

wfe=0.43ρf·Ef+ρs·Es×dfдля бокового соединения

(4)

С w Fe , коэффициент модификации растрескивания можно ввести как kc=wfewfedfdf, т.е. (5)

kc=wfedf=0,43ρf·Ef+ρs·Esforsidebonded

(6)

Рис. 10

Коэффициент растрескивания, kc  =  отношение wfe/df , в зависимости от осевой поперечной жесткости стали плюс осевой жесткости FRP для конфигурации с боковым соединением.

Рис. 11

Коэффициент растрескивания, kc  =  отношение wfe/df , в зависимости от осевой поперечной жесткости стали плюс осевой жесткости FRP для конфигурации с U-образным кожухом.

Сила сдвига связи между FRP и бетоном затем может быть рассчитана путем умножения эквивалентной прямоугольной площади связи на напряжение сдвига связи ( τ eff  = βfc’). Эффекты k w , который включает в себя w f ф Соотношение полос FRP и k L для балок с длиной анкеровки меньше эффективной длины учитываются в уравнении для эффективной деформации:

kckLkwLewfeτeff=tfwfeEfεfe

(8)

и, следовательно:

εfe=kckLkwτeffLetfEf=0.31kckLkwfc′tfEf≤0,005.

(9)

Коэффициенты к Л и к ш можно рассчитать, используя уравнения. (10) и (11):

kL=1, если λ≥1(2-λ).λ, если λ<1λ=LmaxLe

(10)

кВт=1+wfsf-1221-wfsf-122,

(11)

где с с и с ж — ширина и расстояние между полосами EB FRP, а L max — максимально возможная длина FRP, определяемая по формуле:

Lmax=dfsinαдля U-оболочекdf2sinαдля боковых панелей.

(12)

Вклад FRP в сопротивление сдвигу рассчитывается как функция ε fe с использованием следующего уравнения, учитывающего влияние угла трещинообразования, θ :

Vf=2tf·wf·εfe·Ef·(cotθ+cotα)·sinα·dfsf=ρf·Ef·εfe·b·df ·(cotθ+cotα)·sinα.

(13)

Обратите внимание, что в случае непрерывного листа FRP ширина FRP, w f и интервал s f , можно принять равным единице.

Для конфигурации с полной обмоткой вклад FRP в сдвиг можно рассчитать по уравнению. (13), принимая эффективную деформацию равной 0,75 ε u ≤ 0,005. Максимальная эффективная деформация FRP ограничена 0,005 в соответствии с положениями CNR-DT200 (2004 г.) (пункт 4.3.3.2).

Характеристики железобетонных балок с закладными стальными фермами с использованием нелинейного анализа методом конечных элементов

В настоящем исследовании исследуются характеристики сдвига железобетонных (ЖБ) балок с закладными стальными фермами при малом отношении пролета к глубине сдвига a/d с использованием нелинейного метода конечных элементов (ФЭ) модель.С помощью программного обеспечения ABAQUS была построена двадцать одна (FE) модель для исследования влияния различных соотношений a/d и армирования стенок на характеристики сдвига и разрушающую нагрузку железобетонных балок со встроенными стальными фермами. Это исследование направлено на получение разрушающих нагрузок, режимов разрушения, распространения трещин и прогиба в середине пролета из разработанных моделей конечных элементов. Численные результаты показали, что использование железобетонных балок со встроенной фермой с различными коэффициентами a/d значительно увеличило предел прочности при сдвиге по сравнению с обычными железобетонными балками.Кроме того, численные результаты подтвердили, что встраивание стальных ферм в ж/б балки значительно улучшит поведение конструкции ж/б балок при различных соотношениях a/d . Кроме того, результаты показали, что поперечная арматура оказывает небольшое влияние на отказ и отклонение в середине пролета железобетонных балок с встроенными угловыми фермами при различных соотношениях /d .

1. Введение

Когда главные растягивающие напряжения железобетонной балки в зоне сдвига превышают предел прочности бетона на растяжение, в балке развиваются диагональные трещины.Хрупкий характер бетона приводит к тому, что обрушение происходит вскоре после образования первой трещины [1]. Следовательно, схема разрушения железобетонной балки при сдвиге является более критической и небезопасной, чем картина разрушения изгиба той же балки. Таким образом, для улучшения сдвиговой способности бетонных балок в [2] было предложено и исследовано повышение хрупкости и плохих характеристик бетона при растяжении.

Было проведено множество исследований по повышению прочности железобетонных балок на сдвиг за счет использования предварительно напряженного бетона, высокопрочного бетона, сталефибробетона, бетона со сверхвысокими характеристиками и высокопрочной стали.Тем не менее, эти усиливающие мероприятия требуют сложной технологии строительства и специальных материалов. Еще одним методом повышения прочности на сдвиг и изгиб железобетонных балок является использование сборных стальных ферм, встроенных в монолитные бетонные балки, преимущества которых заключаются в быстром и легком строительстве [3].

Типичные железобетонные балки, в которых арматура представляет собой стальную ферму, используются во всем мире. В отличие от обычных железобетонных балок стальные фермы могут нести собственный вес, вес плит и свежего бетона без какой-либо временной поддержки на этапе сборки; после этого, когда бетон наберет собственную прочность, они могут взаимодействовать с монолитным бетоном. В настоящее время интерес к этой технологии растет, в основном из-за некоторых преимуществ, которые она дает по сравнению с обычными железобетонными балками. Однако ни в действующих американских, ни в европейских нормах нет конкретных норм для данного типа железобетонной балки [4, 5].

Экспериментальные методы были сочтены очень полезными для получения знаний о механическом поведении железобетонных балок, встроенных в стальные фермы. Однако использование численных моделей помогает получить хорошее представление о поведении при меньших затратах и ​​меньшем времени.Куаранта и др. [6] разработали механические модели и принципы проверки для применения при проектировании железобетонных балок, армированных закладными стальными фермами, подверженными статическим нагрузкам.

Чжан и др. В работе [3] проведены экспериментальные и теоретические исследования по изучению работоспособности железобетонных балок с использованием закладных стальных ферм. Экспериментальное исследование включало в себя испытания балок с малым отношением пролета к глубине сдвига для изучения их структурных характеристик и предельной способности к сдвигу. Результаты показали, что встроенная стальная угловая ферма в качестве дополнительной горизонтальной арматуры представляет собой оптимальное расположение встроенной стальной фермы для улучшения характеристик сдвига железобетонной балки. Кроме того, результаты экспериментов показали, что встраивание стальных ферм в железобетонные балки значительно улучшит конструктивные характеристики железобетонных балок при разрушении при сдвиге.

Тессер и Скотта [7] исследовали способность к изгибу и сдвигу железобетонных балок со встроенной стальной фермой.С помощью экспериментов изучались прочность на сдвиг и изгиб этих балок на нескольких глубинах, ширинах и поперечном наклоне арматуры. Режимы разрушения этих балок были исследованы с акцентом на картины трещин и взаимодействие между бетоном, залитым в разное время.

Трентаду и др. В работе [8] был разработан аналитический подход к оценке критического упругого момента для расчета окончательного расчетного момента сопротивления продольному изгибу в специальных сталежелезобетонных балках, армированных фермами. Кроме того, в [4] предложен аналитический метод прогнозирования сопротивления сдвигу сборных композитных балок.

Предлагаемая аналитическая модель была разработана в [9, 10] на основе экспериментальной программы, выполненной по трехточечным испытаниям на изгиб гибридных стальных ферменных железобетонных балок, предназначенных для достижения разрушения при сдвиге. Кроме того, предложенная аналитическая модель была поддержана результатами конечно-элементного моделирования, доступными в литературе. В дальнейшем и для изучения механизма передачи напряжения стальная ферма-бетон в армированных фермами композитных сталебетонных балках в [11-13] была разработана трехмерная (3D) нелинейная модель конечных элементов.

Chisari и Amadio [10] выполнили экспериментальную программу, включающую лабораторные и численные исследования характеристик сдвига железобетонных стальных балок на основе предварительной программы испытаний. Были созданы численные модели с использованием пакета ABAQUS, а для стальной плиты днища применено несколько сталебетонных моделей. На основе выполненной экспериментальной программы разработана аналитическая модель для прогнозирования сдвиговой способности этих элементов конструкции.

Монако [5] изучали поведение при сдвиге гибридных стальных ферменно-бетонных балок, это исследование направлено на изучение реакции на сдвиг и механизма передачи напряжения между стальными элементами и окружающим бетоном с использованием нелинейных моделей конечного элемента.

Составные балки, состоящие из стальной фермы с бетонным покрытием, приваренной к непрерывной стальной пластине, анализируются с использованием нелинейной формулировки конечных элементов, основанной на классической модели Ньюмарка в [14].

В этом исследовании будут разработаны модели нелинейного анализа методом конечных элементов для железобетонных балок со встроенными стальными фермами.ABAQUS, пакет программного обеспечения для конечных элементов [15], будет использоваться для изучения механического поведения железобетонных балок с закладными стальными фермами (HSTCB), имеющих различные отношения сдвиговой глубины пролета a/d . Кроме того, проверенная модель конечных элементов использовалась для изучения влияния поперечной арматуры на сдвиговое поведение исследуемых балок.

2. Моделирование железобетонных балок со встроенной стальной фермой

Экспериментальное исследование [3] было использовано для проверки разработанной модели конечных элементов для железобетонной балки с использованием встроенной стальной фермы с использованием программного обеспечения ABAQUS.Управляющая балка представляет собой свободно опертую балку с прямоугольным поперечным сечением 200 мм × 300 мм. Балка имела три гладких стальных стержня диаметром 22 мм в нижней части и два гладких стальных стержня диаметром 16 мм в верхней части балки в качестве продольной арматуры. Стремена состоят из стержней диаметром 8 мм, расположенных на расстоянии 150 мм друг от друга (рис. 1).


В усиленной балке контрольная балка была усилена закладной стальной фермой. Этот метод усиления называется гибридными железобетонными балками со стальными фермами (HSTCB). Закладная стальная ферма состоит из гладких стальных уголков 40 × 40 × 4 мм в качестве верхнего и нижнего тросов и гладких стальных уголков 30 × 30 × 3 мм в качестве распорок, как показано на рисунке 2.


2.1. Свойства материалов и модели

Свойства материалов стальной арматуры, бетона и закладных стальных ферм, которые используются в анализе, соответствуют экспериментальным материалам исследования [3]. Пределы текучести арматуры диаметром 8, 16 и 22 мм составили 363, 378 и 393 МПа соответственно.В то время как для встроенной фермы предел текучести составил 345 МПа. Модуль Юнга составлял 200 ГПа, а коэффициент Пуассона принимался равным 0,3.

Упруго-пластическая определяющая связь с деформационным упрочнением предполагается для стальной арматуры и закладных стальных ферм. Эта модель в целом дает приемлемые результаты для предсказания реакции членов РЦ [16, 17].

Прочность бетона на сжатие составляла 41,5 и 40,4 МПа для контрольной и усиленной балки соответственно, а прочность на растяжение для обеих балок равнялась 4. 0 МПа, а модуль Юнга 34 ГПа.

Модель встроенной стальной арматуры использовалась для моделирования арматурной стали и встроенной фермы. Этот метод моделирования стальной арматуры решает проблему ограничения сетки, возникающую при дискретном и размытом моделировании арматуры, путем оценки жесткости элементов арматуры отдельно от бетонных элементов. Этот метод обеспечивает идеальное сцепление между основным элементом (бетон) и подчиненным элементом (стальной арматурой и встроенной фермой).Кроме того, в этом методе смещение стальных стержней и встроенной фермы будет совместимо со смещением окружающих бетонных элементов. Встроенный метод очень полезен при использовании в сложных моделях. Однако эта модель увеличивает количество узлов и степеней свободы в модели; в результате требуется больше времени выполнения и увеличиваются вычислительные затраты.

Согласно комитету ACI 318 [18], деформация бетона ε o при максимальном сжимающем напряжении равна 0.003. В анализе используется репрезентативное значение 0,003. Коэффициент Пуассона бетона при одноосном сжатии колеблется в пределах 0,15–0,22 [19]. В этом исследовании было принято среднее значение коэффициента Пуассона 0,19.

Модель пластичности бетона при повреждении (CDP) использовалась для имитации поведения бетона. Этот метод представляет собой адаптацию критерия Друкера-Прагера и учитывает различные изменения прочности при растяжении и сжатии. В таблице 1 представлена ​​рекомендуемая модель значений CDP при сложном стрессе [15].



0

Угол расширения 31
31
0,1
0,1
Биаксиальный / одноосный сжатый пластик Соотношение деформации 1.12
инвариантное отношение напряжения 0. 667
Вязкость 0

2.2. Сетка конечных элементов

ABAQUS предлагает различные методы построения сетки. Для простого бетона выбирается структурированная сетка, а для встроенной фермы — несколько сеток. Сетчатый элемент для бетона и встроенной фермы представляет собой трехмерное твердое тело, которое называется C3D8R. Элемент балки с двумя узлами в трех измерениях с формулами линейной интерполяции B31 используется для элементов арматуры. Сетчатая модель бетона и встроенной фермы и стальной арматуры представлена ​​на рисунках 3 и 4.



2.3. Сравнение разработанной модели КЭ и экспериментальных результатов

Для любого анализа железобетонной балки поведение нагрузки-прогиба рассматривается как ключевой отклик поведения конструкции [20]. В экспериментальном испытании тензорезисторы были расположены в критических местах арматуры и стальной угол фермы. Эти датчики измеряют развитие деформации стали в процессе нагружения и определяют влияние встроенной стальной угловой фермы на механические характеристики сдвига обычных железобетонных балок.Для анализа железобетонной балки, армированной встроенной стальной фермой (HSTCB), исследованной в [3], результат анализа показывает, что схемы разрушения балки имеют характеристики разрушения при сдвиге-изгибе. Нагрузка при разрушении составляет 510 кН, а соответствующий прогиб составляет 5 мм. Отклоненная форма при разрушении балки показана на рис. 5. Сравнение реакции на нагрузку-прогиб между МКЭ и результатами испытаний контрольной балки показано на рис. 6. ABAQUS на 2% выше, чем разрушающая нагрузка, полученная по результатам испытаний, а прогиб среднего пролета при разрушении, который прогнозируется анализом КЭ, на 8% меньше, чем прогиб среднего пролета, полученный по экспериментальным результатам.

Как показано на рис. 2, два тензодатчика установлены на стержне стальной фермы, а сравнение кривых деформации на датчиках 1 и 2 показано на рис. 7 и 8. Эти кривые показали, что кривые деформации, полученные из конечного элементный анализ хорошо согласуется с экспериментальными данными для железобетонной балки, армированной закладной стальной фермой.



3. Поведение железобетонных балок с закладной стальной фермой

Для оценки влияния отношения a/d на поведение железобетонной балки с закладной стальной фермой была использована двадцать одна модель балки с различными a/d соотношения от 1 до 2.5 с и без поперечной арматуры (хомуты) были проанализированы с использованием проверенной модели FE. Различные соотношения a/d были достигнуты за счет изменения расстояния между точками нагрузки ( и ), как показано на рисунке 9.


3.1. Разрушающие нагрузки и реакция на нагрузку-прогиб

По сравнению с контрольными балками предельная несущая способность железобетонных балок с использованием закладных стальных ферм увеличена на 66%. Кроме того, сравнение железобетонных балок с a/d = 1 показало самое высокое увеличение предела прочности при сдвиге, которое превышает значение 98% по сравнению с железобетонными балками с a/d = 2.5. Для всех ж/б контрольных балок с различными соотношениями a/d использовалось фиксированное содержание армированной стали 2,12%, а содержание стали 3,25% использовалось во всех ж/б балках со встроенными стальными фермами.

Для проверки численных результатов предел прочности при сдвиге ж/б контрольных балок и ж/б балок со встроенными стальными фермами был рассчитан в соответствии с аналитической моделью, полученной и использованной Zhang et al. [3].

Сравнение расчетной и численной предельной несущей способности железобетонных балок представлено в таблице 2.

6 9

a/d Опорная балка (кН) Балка с закладной фермой Hstcb (kn)
60312
Model [3] FEM аналитическая модель [3]

1 480 30311 475. 9 780
1,25 420 406.5 650 650 612.9
1,5 365 354.1 550
1,75 300 2854 475 448,5
2 270306 2 251.1 400 400 391.8
29 235 223.9 223.9 365 347,0
2.5 217 201. 201.На рис. Он показывает, что прогиб увеличивается с увеличением соотношения a/d для всех балок. ЖБ-балки со встроенной стальной фермой с отношением a/d = 1 также демонстрируют максимальную предельную разрушающую нагрузку 780 кН, что на 166% выше, чем разрушающая нагрузка контрольной балки.


3.2. Напряжение встроенной стальной фермы

Напряжение фон Мизеса использовалось для описания распределения напряжения, а цвет в каждой сетке показывал значение напряжения. Стресс увеличивается, когда цвет меняется с синего на красный. Напряжение фон Мизеса закладной стальной фермы показано на рисунке 11. Максимальное напряжение фон Мизеса, 348 МПа, возникает в нижней части центральной области закладной стальной фермы, вокруг опор и вокруг приложения нагрузок. В диагональных стальных уголках также появляются высокие напряжения, изменяющиеся от 217 МПа до 295 МПа.


3.3. Характер трещин и виды разрушения
3.3.1. Контрольные балки

Контрольные железобетонные балки без закладных стальных угловых ферм с различными соотношениями a/d от 1 до 2 показали аналогичную последовательность развития трещин. Все контрольные балки разрушились при сдвиге. Диагональные трещины начали формироваться в области поперечного сечения балки, а затем продолжали развиваться и распространяться в направлении точки нагружения до разрушения. Для балок с a/d = 2 наблюдалось несколько микротрещин изгиба.Для двух контрольных балок с /d 2,25 и 2,5 изгибные трещины образовались в средней части пролета между двумя точками нагрузки и продолжали развиваться до отказа. Разрушение этих двух балок может произойти из-за расстояния между двумя точками нагрузки, и это расстояние составляет менее одной трети свободного пролета, и согласно ASTM C78, ​​2015, это испытание можно рассматривать как испытание на изгиб. На рис. 12 показаны режимы отказа управляющих балок с отношениями a/d от 1 до 2.5.

3.3.2. Балка со встроенной фермой HSTCB

Ж/б балки со стальной фермой HSTCB, имеющие отношения a/d от 1 до 2,5, были проанализированы с использованием разработанной модели конечных элементов. Для RC балки с a/d отношения между 1 и 2, трещины изгиба были сформированы в нижней части центральной области пучка и продолжали развиваться и удлиняться к середине высоты балки. Затем в критических областях пролета стали образовываться диагональные трещины сдвига, за которыми последовало появление основных диагональных трещин.Трещины при изгибе сохраняют свою длину и ширину до разрушения. Две железобетонные балки со встроенной стальной фермой, имеющей отношения a/d 2,25 и 2,5, показали изгибную картину отказа из-за расстояния между двумя точками нагрузки. На рис. 13 показаны режимы разрушения железобетонных балок с использованием стальных угловых ферм и хомутов с коэффициентами a/d от 1 до 2,5.

3.4. Влияние поперечной арматуры на структуру трещин и режимы отказа

В таблице 3 показано сравнение предельной несущей способности балок HSTC с поперечной арматурой и без нее (хомуты).Как видно из таблицы, армирование стенок (хомуты) мало влияет на предельную несущую способность балок ВСТК.


2 A / D 22

HSTC Балки с стременами (KN) HSTC Балки без стремящихся (кН)% уменьшения

1 780 720 7,7
1,25 650 5850
1,5 550 498 9.5
9. 5
1,75 475 425 10.5 2 400 380306 400 50306 3803
2.25 365 342 342 6.3
2.5 340311 7.3
7.3
7.3

RC Beams со встроенным стальным ферментом HSTCB без подкрепления сдвига имели почти такое же поведение и неудачу схема железобетонных балок с закладной стальной фермой и поперечной арматурой при различных соотношениях a/d .На рис. 14 показаны режимы разрушения железобетонных балок при использовании стальной угловой фермы без армирования стенки при различных соотношениях a/d .

4. Заключение

В соответствии с численными результатами для железобетонных балок с использованием закладных стальных угловых ферм с различными отношениями a/d можно сделать следующий вывод: (1) Все контрольные балки с отношениями a/d от 1 до 2,5 разрушились при сдвиге, в то время как железобетонные балки, в которых использовались встроенные стальные угловые фермы с тем же соотношением a / d , разрушились из-за разрушения при изгибе. (2) Все железобетонные балки с использованием закладных стальных угловых ферм с различными соотношениями a/d дали увеличение предельной прочности на сдвиг по сравнению с контрольными балками. (3) Для различных соотношений a/d все железобетонные балки с закладными стальными уголками фермы показали уменьшение прогиба по сравнению с контрольными балками. (4) В целом на поведение испытанных балок влияет соотношение a/d . Было установлено, что увеличение отношения a/d с 1 до 2,5 снизило разрушающую нагрузку для контрольных и закладных стальных балок ферм примерно на 48% и 45% соответственно.(5) С увеличением соотношения a/d прогиб в середине пролета увеличился. (6) Для железобетонных балок, в которых использовались закладные стальные фермы с различными соотношениями a/d , поперечная арматура оказывает небольшое влияние на оба разрушения нагрузка и трещинообразование балок.

Доступность данных

Данные, использованные для поддержки результатов этого исследования, можно получить у соответствующего автора по запросу.

Конфликт интересов

Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.

Поведение на сдвиг железобетонных балок без хомута.

Abstract

Это исследование направлено на изучение: (1) поведения и предельной прочности на сдвиг сталефибробетонных (SFRC) балок; (2) возможность использования стальных волокон в качестве арматуры с минимальным сдвигом в железобетонных (ЖБ) балках; и (3) эффективность стальной фибры как средства уменьшения эффекта размера сдвига в ж/б балках. Всего 28 свободно опертых балок с отношением поперечного сечения к глубине, равным 3.5 подвергались монотонно-возрастающей, концентрированной нагрузке. Целевая прочность бетона на сжатие для всех балок составляла 6000 фунтов на квадратный дюйм. Исследуемые параметры включали тип волокна, объемную долю волокна (от 0,75 до 1,5%), коэффициент армирования при продольном растяжении (приблизительно 1,6, 2,0 и 2,7%) и глубину балки (18 дюймов или 27 дюймов). Были рассмотрены три типа стальных волокон, все с крючками на концах. Два из оцениваемых волокон имели длину 1,2 дюйма с отношением длины к длине 55 или 80. Третий исследованный тип волокна имел значение 2.36 дюймов в длину, с соотношением сторон 80. Результаты испытаний показали, что использование стальных волокон с крючками в объемной доле, превышающей или равной 0,75%, привело к существенному увеличению прочности на сдвиг и значительно уменьшило влияние размера на прочность на сдвиг балок с глубиной до 27 дюймов. Результаты также указано, что крюковые стальные волокна могут использоваться в качестве арматуры с минимальным сдвигом в железобетонных балках, построенных из бетона нормальной прочности, и в пределах рассматриваемого диапазона глубин. Был предложен метод прогнозирования прочности на сдвиг балок из СФБ на основе критерия разрушения бетона Пистера и Бреслера и среднего предела прочности на растяжение СФБ, полученного в результате стандартного четырехточечного испытания на изгиб по стандарту ASTM.Метод показал разумные прогнозы прочности на сдвиг для балок SFRC, испытанных в этой экспериментальной программе, а также в предыдущих исследованиях, о которых сообщалось в литературе. Средняя прочность на растяжение для SFRC в зависимости от объемной доли волокна и соотношения сторон была также рекомендована для целей проектирования балок из SFRC на сдвиг.

субъектов

Стальные волокна, прочность на сдвиг, эффект размера, армирование на сдвиг

(PDF) Несущая способность железобетонных балок с различной прочностью бетона на сжатие

3-я Международная конференция по последним инновациям в машиностроении (ICRIE 2020)

IOP Conf.Series: Materials Science and Engineering 978 (2020) 012036

IOP Publishing

doi:10.1088/1757-899X/978/1/012036

10

5- Балки из высокопрочного железобетона обычно не имеют размягчающихся частей. Следовательно, размягчение не может способствовать повышению пластичности балок из высокопрочного бетона.

Ссылки

[1] Revanth J.; и Кумар, Г.В. (2017). Высокопрочный бетон. Международный инженерный журнал

Науки и исследовательские технологии, 6 (2), 394-407.

[2] Прити, М.; Эшвин, П.К.; и Хамрадж, М., (2019). Прочностные характеристики высокопрочного бетона

(HSC) с крупным заполнителем и без него. Журнал Международного инженерного журнала и

Advanced Technology (IJEAT), 9(2), 4701-4704.

[3] Карраскильо, П.М., и Карраскильо, Р.Л. (1988). Оценка использования текущей бетонной практики в

производстве высокопрочного бетона. Журнал материалов, 85(1), 49-54.

[4] Полсон, К. А., Нильсон, А. Х., и Ховер, К. С. (1991). Длительный прогиб балок из высокопрочного бетона

. Журнал материалов, 88(2), 197-206

[5] Ахлам, С. Мохаммед, (2018). Поведение при изгибе сращенных бетонных балок сверхвысокой прочности с использованием

.ARPN Journal of Engineering and Applied Sciences, 13(16), 4598-4609.

[6] Аль-Курайши, К. А., (2018). Поведение бетона нормальной, высокой и сверхвысокой прочности при прямом сдвиге.

Международный журнал гражданского строительства и технологий (IJCIET), 99(2), стр. 349-359.

[7] Чонг, В.; Чанхуэй, Ю .; Фанг, Л., Чаоцзюнь, В.; и Xincheng,

2012). Приготовление бетона со сверхвысокими характеристиками

с использованием обычных технологий и материалов. Цементные и бетонные композиты,

34(4), 538–544.

[8] Кайс Ф. Хасан, Маан А. Аль-Баяти и Длир А. Аль-Амамани. (2019). Поведение на изгиб железобетонных балок высокой прочности

, усиленных гибридными волокнами.

International Journal of Civil

Engineering and Technology 10(1):1147-1158

[9] Фиорато, А.E. (1994) Исследование высокопрочного бетона PCA. Сборник ACI, высокопрочный бетон

, сборник 17, 4-10.

[10] Мансор А. Ахмед, (2001). Трещины при изгибе в высокопрочных железобетонных балках. Магистр наук

диссертация, Университет АЛ-Мустансрия,1-3.

[11] Кук, Дж. Э. (1989). 10000 фунтов на квадратный дюйм Бетон. Concrete International: Design & Construction.V.11, No.10,

67-75.

[12] Комитет ACI 363. (1984) Современный отчет о высокопрочном бетоне.Журнал ACI, т. 81,

, № 4, июль-август, 1984 г., 364–411.

[13] ASTM C150/C150M-16e1. (2016). Стандартные технические условия на портландцемент. Разработано подкомитетом

ASTM C01.10 по бетону и бетонным заполнителям, Vol. 04.01, Западный Коншохокен,

Пенсильвания, США, 10 стр.

[14] ASTM C33/C33M-11. (2011). Стандартные технические условия на бетонный заполнитель. Разработано ASTM

Подкомитет C09-

20 по бетону и бетонным заполнителям

, Vol.04.02, Западный Коншохокен, Пенсильвания,

США, 11 стр.

[15] ASTM C494/C494M-15a. (2015). Стандартные технические условия на химические добавки к бетону.

Разработано Подкомитетом ASTM C09.23, Vol. 04.02, Западный Коншохокен, Пенсильвания, США, 10.

%PDF-1.3 % 2128 0 объект > эндообъект внешняя ссылка 2128 44 0000000016 00000 н 0000001235 00000 н 0000001615 00000 н 0000001730 00000 н 0000001789 00000 н 0000001848 00000 н 0000001907 00000 н 0000001967 00000 н 0000002026 00000 н 0000002085 00000 н 0000002144 00000 н 0000002203 00000 н 0000002262 00000 н 0000002321 00000 н 0000003105 00000 н 0000003506 00000 н 0000003738 00000 н 0000004222 00000 н 0000004460 00000 н 0000005040 00000 н 0000005083 00000 н 0000005114 00000 н 0000005137 00000 н 0000005971 00000 н 0000005994 00000 н 0000006700 00000 н 0000006723 00000 н 0000007419 00000 н 0000007442 00000 н 0000008179 00000 н 0000008202 00000 н 0000008914 00000 н 0000008937 00000 н 0000009650 00000 н 0000009673 00000 н 0000010399 00000 н 0000010422 00000 н 0000010502 00000 н 0000010710 00000 н 0000036607 00000 н 0000069946 00000 н 0000072625 00000 н 0000002487 00000 н 0000003082 00000 н трейлер ] >> startxref 0 %%EOF 2129 0 объект > >> /LastModified (D:20021005133612) /МаркИнфо > >> эндообъект 2130 0 объект [ 2131 0 Р 2132 0 Р 2133 0 Р 2134 0 Р 2135 0 Р 2136 0 Р 2137 0 Р 2138 0 Р 2139 0 Р 2140 0 Р ] эндообъект 2131 0 объект > /Ф 37 0 Р >> эндообъект 2132 0 объект > /Ф 38 0 Р >> эндообъект 2133 0 объект > /Ф 39 0 Р >> эндообъект 2134 0 объект > /Ф 40 0 ​​Р >> эндообъект 2135 0 объект > /Ф 41 0 Р >> эндообъект 2136 0 объект > /Ф 42 0 Р >> эндообъект 2137 0 объект > /Ф 43 0 Р >> эндообъект 2138 0 объект > /Ф 44 0 Р >> эндообъект 2139 0 объект > /Ф 45 0 Р >> эндообъект 2140 0 объект > /Ф 46 0 Р >> эндообъект 2141 0 объект > эндообъект 2170 0 объект > поток Hb«f` Ȁ

Что такое железобетонная балка и ее преимущества


Балка является важным элементом конструкции, воспринимающим нагрузки, действующие на ось балки.

Его форма и задание на изгиб.

Когда нагрузки, воздействующие на балку, возникают в результате реакции сил на точки и опоры балки,

на стропила действуют несколько сил, в результате чего возникают изгибающие моменты и поперечные силы на валу, вызывающие внутренние деформации, напряжения и прогибы балки.


Что такое бетонная балка?


При несущей вертикальной и горизонтальной нагрузке можно также использовать несущий блок и бетонную балку.

Существует различных типа балок , таких как железобетонные балки и железобетонные балки,

, и эти балки используются для плит, стальных стержней или волокон в бетоне.

Такая сталь усиливает бетонную балку. увеличивает Прочность вала и позволяет балке выдерживать растягивающее напряжение и сопротивляться изгибу.

Без использования какой-либо стальной арматуры, и тогда бетон будет разрушаться под высокими нагрузками.

  • Бетонные балки


Стальная конструкция защищает бетон от непогоды и предотвращает коррозию стали.

Если сталь заржавеет, она расширится и треснет и отделится от бетонной оболочки. Это снова ослабило бы балочную конструкцию.


Преимущества бетонных балок:
  • Бетонные балки обладают высокой прочностью на сжатие по сравнению с другими строительными материалами.
  • Благодаря армированию , бетон также может помочь уменьшить растягивающее напряжение.
  • Погода и огонь Сопротивление железобетона превосходно.
  • Железобетонная балка для строительной системы более долговечна, чем любой другой строительный материал и метод.
  • Железобетон представляет собой текучий конструкционный материал, вначале его можно экономично формовать в различных диапазонах и формах.
  • В обслуживание стоимость железобетонных балок небольшая цена.
  • В строительстве, таком как дамбы, фундаменты, опоры и т. д., здания из железобетона являются наиболее экономичными и лучшими по материалу.
  • Действует как штатный сотрудник с отклонением .
  • Железобетону можно придать любую форму, и он обычно используется в компонентах сборных конструкций.
  • По сравнению со сталью со структурой , железобетон не требует квалифицированного труда для установки конструкции.
бетонные балки

Недостатки железобетона:

Прочность железобетона на растяжение составляет 1/10 всей прочности на сжатие.

Существует множество ступеней с использованием железобетона при смешивании, отверждении и заливке. Это влияет на окончательное получение силы.

Стоимость форм, используемых при литье RC, сравнительно выше.

Для многоквартирных железобетонных колонн большого сечения, так как их прочность на сжатие слишком низкая.

Усадочные трещины и Потеря прочности.


Конструкция бетонной балки:


Усиленная практичная балка конструкция балки в основном состоит из производит Прочность в стержнях при действии сил сдвигающих сил, изгибающего момента, и крутящих моментов.

В то время необходимо учитывать требования , чтобы убедиться, что характеристики прочности стержней удовлетворяют требованиям при рабочих нагрузках. Трудно разделить их обоих; следовательно,

процедура проектирования состоит из строки, и результат намного красивее, если эти процедуры полезны для структуры.

Проверка безопасности железобетонных балок с помощью приложения

Железобетонные балки широко используются в современном строительстве благодаря их прочности и долговечности.Чтобы избежать отказов, каждая новая конструкция балки должна быть оптимизирована и проверена на безопасность. Создание физических прототипов для тестирования каждой модификации проекта может быть долгим и дорогостоящим делом. Приложения для моделирования предлагают решение, экономя время и деньги, так как они предоставляют возможности моделирования в руки большего числа людей. Изучите преимущества этого подхода с помощью нашего демонстрационного приложения Parameterized Concrete Beam.

Строительство прочных конструкций из железобетона

Рай-Брук, Нью-Йорк, является домом для Уильяма Э.Ward House, старейшее усиленное сооружение в США. Когда дом, полностью сделанный из бетона, за исключением деревянных панелей, дверей и оконных рам, был впервые построен в 1870-х годах, соседи скептически отнеслись к новому строительному материалу и прозвали дом «Безумием Уорда». Но после признания прочности и долговечности железобетона прозвище дома изменилось на «Замок Уорда». Дом, показанный ниже, является ранним свидетельством прочности железобетона и его эффективности в качестве строительного материала.


Дом Уильяма Э. Уорда. Изображение Дэниела Кейса — собственная работа. Под лицензией CC BY-SA 3.0 через Wikimedia Commons.

В современном строительстве железобетон часто используется при разработке фундаментов, каркасов, стен и балок. Как правило, материал состоит из арматурных стержней (стальных стержней или стальных сеток), заделанных в бетон. Арматура предназначена для предотвращения напряжений в бетоне, которые потенциально могут привести к растрескиванию или разрушению конструкции.Поскольку бетон проявляет слабость при растяжении, его часто предварительно напрягают при сжатии путем предварительного натяжения арматурных стержней. Обеспечение функциональности каждой железобетонной конструкции, безусловно, является важным этапом в процессе строительства.


Строитель делает арматуру для железобетона.

Физические прототипы являются одним из способов испытания железобетона, но такой подход может быть дорогостоящим и трудоемким. Вспомните, например, Ward House.В этой ситуации испытания на прогиб проводились в течение нескольких лет, и прочность пола должна была быть проверена после постройки дома.

Сегодня вы можете использовать моделирование для быстрого анализа нескольких железобетонных конструкций без необходимости использования физических прототипов. Приложения выводят эту мощь на новый уровень, позволяя вам делиться возможностями моделирования с коллегами и клиентами через интуитивно понятный и простой в использовании интерфейс.

В качестве примера рассмотрим демонстрационное приложение Parameterized Concrete Beam, которое доступно в нашей галерее приложений.

Анализ различных конструкций железобетонных балок с помощью приложения для моделирования

Демонстрационное приложение Parameterized Concrete Beam основано на модели бетонной балки, усиленной стальными стержнями. Основное внимание в приложении уделяется вычислению прогиба и осевого напряжения балки с нагрузкой на тело в качестве собственного веса и поверхностной нагрузкой на верхнюю поверхность балки.

В приложении пользователи могут изменять ряд параметров. К таким параметрам относятся геометрия балки, свойства стали и бетона, распределение арматурных стержней и граничные условия на конце балки.Что касается макета приложения, пользовательский ввод в основном размещается слева, а результаты и графики — справа.



Пользовательский интерфейс приложения.

При разработке собственного приложения вы можете управлять параметрами, доступными для изменения, а также тем, как они представлены в пользовательском интерфейсе приложения. Это не только упрощает пользователям навигацию по приложению, но и помогает обеспечить точность результатов моделирования.

Возвращаясь к нашему демонстрационному приложению, давайте взглянем на разделы ввода. Эти разделы имеют вкладки на трех панелях: Геометрия , Свойства материала и Нагрузки и зависимости .

На панели Geometry можно изменить геометрию балки, а также распределение арматурных стержней. После изменения входных данных на панели результатов (показанной ниже) отображается новое поперечное сечение, что позволяет пользователям визуализировать обновленную конструкцию балки в упрощенном формате.Кроме того, измененная геометрия проверяется, чтобы убедиться, что арматурные стержни последовательно расположены в пределах геометрии бетонной балки и не мешают геометрии друг друга. Если такая ситуация все же произойдет, в области проверки геометрии появится предупреждающее сообщение.


Схема поперечного сечения балки с указанием основных геометрических параметров.

Панель «Свойства материалов» содержит свойства материалов, которые можно изменить для стали и бетона, используемых в арматурных стержнях.

На панели Нагрузки и зависимости есть четыре набора граничных условий на выбор для концов балки. Вы также можете задать приложенные нагрузки, предварительное натяжение арматурных стержней и выбрать, следует ли учитывать гравитацию при моделировании.

В разделе «Результаты и графики» можно выбрать, на каком шаге будут отображаться результаты: после предварительного натяжения арматурных стержней, после приложения силы тяжести или после приложения нагрузок. График по умолчанию представляет собой осевое напряжение в бетоне, при этом растягивающее напряжение отображается красным цветом, а сжимающее напряжение — синим.Вы также можете отобразить напряжение в арматуре, пластических областях и прогибе балки. Числовые значения этих величин отображаются для трех шагов в таблице под графиками.

Приложения открывают путь к более плавному процессу проектирования

Приложения

упрощают процесс проектирования, позволяя людям с разным уровнем знаний проводить собственные тесты моделирования. В случае железобетонной балки создание приложения упрощает тестирование и анализ различных проектных схем.Это помогает обеспечить оптимальную безопасность и производительность балок и, следовательно, конструкции, в которой они используются.

LEAVE A REPLY

Ваш адрес email не будет опубликован.