Наведено результати і аналіз напружено-деформованого стану несучих конструкцій багатоповерхового житлового будинку на скельній основі і на дисперсних грунтах з урахуванням сейсмічних впливів. Представлені результати розрахунків, виконаних на кінцево-елементних моделях будівлі, розроблених в програмному комплексі ЛІРА САПР, у вигляді ізополей згинальних моментів, епюр поздовжніх зусиль і в табличному вигляді.

Анотація наукової статті з будівництва та архітектури, автор наукової роботи - Морозова Д.В., Литвиченко Ю.С.


THE ANALYSIS OF STRESSED-STRAIN STATE OF REINFORCED CONCRETE MONOLITHIC SUPPORTING STRUCTURES OF MULTISTOREY BUILDING ON ROCK OR DISPERSE GROUND, TAKING INTO ACCOUNT THE INFLUENCE OF SEISMICS LOAD

The calculation results and analysis of the stress-strain state of bearing structures of a multi-storey building, based on rocky and dispersed soils, taking into account seismic influences, are presented in this article. The results of calculations performed on the finite element models of the building, developed in the LIRA CAD software package, are presented in the form of stress contour plots, axial forces diagrams and tabular form.


Область наук:
  • Будівництво та архітектура
  • Рік видавництва: 2019
    Журнал: Системні технології
    Наукова стаття на тему 'АНАЛІЗ НАПРУЖЕНО-ДЕФОРМОВАНОГО СТАНУ ЗАЛІЗОБЕТОННИХ МОНОЛІТНИХ НЕСУЧИХ КОНСТРУКЦІЙ багатоповерхових будівель на скельних і дисперсних ПІДСТАВІ З УРАХУВАННЯМ ВПЛИВУ СЕЙСМІЧНИХ навантажень'

    Текст наукової роботи на тему «АНАЛІЗ НАПРУЖЕНО-ДЕФОРМОВАНОГО СТАНУ ЗАЛІЗОБЕТОННИХ МОНОЛІТНИХ НЕСУЧИХ КОНСТРУКЦІЙ багатоповерхових будівель на скельних і дисперсних ПІДСТАВІ З УРАХУВАННЯМ ВПЛИВУ СЕЙСМІЧНИХ навантажень»

    ?SEISMIC ISOLATION SYSTEM AND SEISMIC DAMPERS

    Alipour M, Guzman Curay F.R, Abu Mahadi M.I.

    Peoples Friendship University of Russia, Department of Architecture and Construction

    Abstract:

    This article discusses the most popular options for improving the seismic stability of a building object (structure or building). Based on these methods, we ensure the seismic resistance of the building (s). The article shows a variety of seismic dampers and seismic isolation system, their advantages and disadvantages.

    Key words:

    seismic load, dampers, seismic isolation, seismic resistance, earthquake, construction, increase, dynamic energy, fluctuations. Date of receipt in edition: 04.05.19 Date of acceptance for printing: 08.05.19

    УДК 624.012

    АНАЛІЗ НАПРУЖЕНО-ДЕФОРМОВАНОГО СТАНУ ЗАЛІЗОБЕТОННИХ МОНОЛІТНИХ НЕСУЧИХ КОНСТРУКЦІЙ багатоповерхових будівель на скельних і дисперсних ПІДСТАВІ З УРАХУВАННЯМ ВПЛИВУ СЕЙСМІЧНИХ НАВАНТАЖЕНЬ

    Д.В. Морозова, Ю.С. Литвиченко

    Національний дослідницький Московський державний будівельний університет

    анотація

    Наведено результати і аналіз напружено-деформованого стану несучих конструкцій багатоповерхового житлового будинку на скельній основі і на дисперсних грунтах з урахуванням сейсмічних впливів. Представлені результати розрахунків, виконаних на кінцево-елементних моделях будівлі, розроблених в програмному комплексі ЛІРА САПР, у вигляді ізополей згинальних моментів, епюр поздовжніх зусиль і в табличному вигляді.

    Ключові слова:

    напружено-деформований стан, монолітні залізобетонні несучі конструкції, звичайно-елементні моделі, скельну підставу, дисперсні грунти, сейсмічні впливи, тополі зусиль, армування. Історія статті:

    Дата надходження до редакції 11.04.19 Дата прийняття до друку 15.04.19

    Завдання забезпечення надійної несучої здатності і стійкості будівель і споруд при сейсмічних впливах залишається невирішеною по теперішній час [1 .. .8]. Тому для кожного конкретного споруди, що зводиться в сейсмічному районі, потрібні дослідження напружено-деформованого стану несучих конструкцій.

    Наведений у статті аналіз результатів дослідження напружено-деформованого стану несучих залізобетонних конструкцій багатоповерхового житлового будинку є продовженням досліджень, викладених в публікації [11].

    На рис. 1 показана кінцево-елементна модель 12-поверхової будівлі з каркасно-стіновий несучою системою, безбалочним перекриттям і з антисейсмічними залізобетонними поясами у вигляді обв'язувальних балок, конструкція яких описана в [11], з урахуванням рекомендацій, викладених в [7].

    Прийнято наступні розміри дослідженого будівлі: в осях - 23,1х22,8 м. Перетин несучих колон - 400х400 мм; перетину пілонів - 1000х200, 1600х200 і 2100х200. Товщина плит перекриттів 200 мм; фундаментної плити - 800 мм. Тимчасова (корисна) навантаження на перекриття - 1,5 кПа прийнята, як для житлового приміщення, згідно [14]. Розрахунок снігового та вітрового навантаження проведений для південного регіону РФ з сейсмічністю 7 балів відповідно до [13,14].

    Звичайно-елементні моделі будівлі розроблені в програмному комплексі ЛІРА САПР з використанням навчального посібника [12]. Залізобетонні конструкції будівлі проектувалися відповідно до [9,10,15]. На рис. 2 представлений план типового поверху дослідженого будівлі.

    Рис.1. Звичайно-елементна модель багатоповерхового будинку з антисейсмічними поясами в рівні кожного поверху

    У розрахункових моделях враховувалися скельні грунти підстави і дисперсні грунти.

    Завдання геологічних умов майданчика будівництва виконано в модулі «Грунт», вбудованому в програмний комплекс ЛІРА САПР.

    У розрахунках прийнято дисперсні грунти підстави у вигляді середньозерний-стих пісків і скельну підставу - у вигляді вапняку. Основні характеристики цих підстав наведені в таблиці 1.

    Мал. 2. План типового поверху багатоповерхового будинку

    03

    г

    м Про

    -I

    м

    Е СО

    I

    1

    і .

    * *

    до 2 а л з I го I г про

    М (Ц

    |Ею

    5 °

    2 т I щ

    «13 § *

    =? Ш I

    ? до

    5 про са

    ? про

    з ° ^ о

    і 15

    <2! , Га «I і

    а Я 8 |

    8 «

    ш А ^ 0

    ЕЗ I

    Таблиця 1.

    Основні характеристики грунтів підстав, прийнятих в розрахунках ПДВ несучих конструкцій багатоповерхового будинку

    Вид підстави Модуль деформації, кН / м2 Коефіцієнт Пуассона Питома вага, кН / м3 Коефіцієнт пористості, кН / м2 Питомий зчеплення

    Пісок середній 21500 0,3 17,7 0,6 1

    Вапняк 120000 0,27 27,7 0,07 220

    Крім того, прийнято: кут внутрішнього тертя для піску 380; для вапняку - 330. Коефіцієнти ліжку: для дисперсного ґрунту підстави

    З = 50000 кН / м3; для вапняку С = 800000 кН / м3.

    На рис. 3 показані епюри поздовжніх сил в колонах будівлі; на рис. 4 - ізополя згинальних моментів М у фундаментної плити при скельній основі і на дисперсних грунтах.

    а) б)

    Мал. 3. Епюри поздовжніх зусиль (кН) в колонах: а) при скельній основі;

    б) при дисперсних грунтах

    а б

    Мал. 4. ізополя напруг Мх (кНм) в фундаментної плити: а) при скельній основі; б) при дисперсних грунтах

    Про

    г

    и Про

    -I и Е

    00

    Результати проведених розрахунків представлені в таблиці 2 з зіставленням виникає напружено-деформованого стану в несучих конструктивних елементах багатоповерхового будинку. При цьому враховувалися максимальні розбіжності величин зусиль в різних зазначених перетинах.

    Таблиця 2.

    Порівняння зусиль і поздовжнього армування в несучих конструкціях

    багатоповерхового будинку

    Параметри порівняння Варіант з дисперсним грунтом підстави Варіант зі скельними ґрунтами підстави Різниця значень зазначених варіантів, %%

    Максимальний згинальний момент М х в типовому перекритті в осях 2-4 / Ж-І, кНм 7,61 7,5 -1,45

    Згинальний момент Мх в типовому перекритті на опорі в осях 7 / В, кНм 7,50 10,56 +40,8

    Максимальний згинальний момент М х в типовому перекритті в осях 2-3 / В-Е, кНм 7,80 7,643 -2,0

    Поздовжня сила N в колоні цокольного поверху в осях В / 3, кН 1274,6 1327,18 +4,13

    Поздовжня сила N в колоні 1-го поверху в осях К / 7, кН 572,16 669,7 +17,05

    I

    X

    V .

    * *

    до 2 а-а

    з X

    (З X

    X про

    м I-

    п ш

    I в

    5 т

    х щ

    < ч

    . а

    § *

    X I

    т 1

    I про

    СО н

    ? Про

    ^ Про

    ^ о

    | 1_

    і про

    2! "А Я

    а 5

    про |

    го |

    Л про

    І? *

    с! х

    Максимальний згинальний момент в фундаментної плити в осях 2-3 / Б-В, кНм 26,96 16,67 -38,17

    Максимальний прогин в осях 5-7 / Б-Г, мм 7,16 6,96 -2,8

    Діаметри фонової арматури типового перекриття з розрахунку, мм 8/8 8/8 -

    Діаметри фонової верхньої і нижньої арматури фундаментної плити за розрахунком, мм А18 крок 200, А18 крок 200 А18 крок 200, А16 крок 200 -

    *) У таблиці вказані найбільші розбіжності зусиль в несучих конструкціях в зазначених осях.

    За результатами проведених досліджень зроблено такі висновки:

    1. Величини згинальних моментів в пролітної частини типового перекриття в перерізі, що проходить по осях (2-4 / Ж-І) незначно відрізняються в варіантах скельної основи і при дисперсних грунтах.

    2. Значна розбіжність мається на згинальних моментах в приопорних зоні (до 41%) близько колони 7 / В. Великі величини цих зусиль виникають при скельній основі.

    3. У вертикальних несучих елементах (колонах) значення поздовжніх сил мають меншу розбіжність (не більше 17%).

    4. У фундаментної плити спостерігається збільшення згинальних моментів при дисперсних грунтах підстави (до 38%).

    5. На підставі результатів проведених досліджень армування несучих конструктивних елементів багатоповерхових будівель буде найбільш раціональним.

    ЛІТЕРАТУРА:

    1. Айзенберг Я.М., Кодиш Е.Н., Нікітін І.К., Смирнов В.І., Трекіно М.М. Проектування багатоповерхових будівель із залізобетонним каркасом для сейсмічних районів: монографія. - М .: АСВ, 2011. 322 с.

    2. Тамразян А.Г. і ін. Зниження ризиків в будівництві при надзвичайних ситуаціях природного і техногенного характеру .; під заг. ред. Тамразяна А. Г. АСВ, Москва, 2012. - С.291-298.

    3. Тамразян А.Г. Оцінка ризику та надійності несучих конструкцій і ключових елементів - необхідна умова безпеки будівель і споруд. Вісник НДЦ Будівництво. 2009. № 1. С. 160-171.

    4. Тамразян А.Г. Наукові основи оцінки ризику і забезпечення безпеки залізобетонних конструкцій, будівель, споруд при комбінованих особливих діях // Вісник НДЦ «Будівництво», №16, 2018 р 106-114 з.

    5. Тонких Т.П. З питання використання динамічних випробувань для оцінки технічного стану і сейсмостійкості будівель і споруд // Моніторинг. Наука і безпеку. М .: Науково-виробниче об'єднання «Діагностика та аналіз ризику». №4. 2012. С. 54-57.

    6. Расторгуєв Б.С., Ванус Д.С. Оцінка безпеки будівель і споруд при особливих динамічних впливах // Бетон і залізобетон - погляд в майбутнє. Наукові праці III Всеросійської (II Міжнародної) конференції по бетону і залізобетону: в семи томах. М .: НДУ МГСУ 2014. С. 133-141.

    7. Бедов А.І., Ніколаєнко І.І. Посилення несучих елементів залізобетонних каркасних будинків в сейсмонебезпечних районах // Науковий огляд. 2017. №13. С. 38-43.

    8. Кабанця О.В. Про достовірність оцінки сейсмостійкості будівель на основі результатів діагностики методом імпульсного впливу малої інтенсивності // Сейсмостійке будівництво. Безпека споруд. №2 // 2013 г. С. 46-50.

    9. Кодиш Е.Н., Трекіно М.М., Федоров В.С., Терехов І.О. Залізобетонні конструкції. У 2-х частинах. Вид-во ТОВ «Гаманець», 2018 р.

    10. Кодиш Е.Н., Трекіно М.М., Нікітін І.К., Сосєдов К.Є. Практичні методи і приклади розрахунку залізобетонних конструкцій з важкого бетону по СП 63.13330. Вид-во ТОВ «Гаманець», 2017 р.

    11. Морозова Д.В., Литвиченко Ю.С. Порівняльний аналіз напружено-деформованого стану залізобетонних монолітних перекриттів з урахуванням впливу сейсмічних навантажень. - Системні технології.

    - 2018. - №26. - С.218-221.

    12. Малахова А.Н. Розрахунок залізобетонних конструкцій багатоповерхових будівель: навчальний посібник / О.М. Малахова; М-во освіти і науки Рос. Федерації, Нац.ісследоват. Моск. держ. будує. ун-т. - 2-е изд.

    - Москва: Изд-во Моск. держ. будує. ун-ту 2017, 208с.

    13. СП 14.13330. 2014. Будівництво в сейсмічних районах.

    14. СП 20. 13330. 2016. Навантаження і впливи.

    15. СП 63.13330. 2012. Бетонні та залізобетонні конструкції. Основні положення.

    Прохання посилатися на цю статтю таким чином:

    Д.В. Морозова, Ю.С. Литвиченко. аналіз напружено-деформованого стану залізобетонних монолітних несучих конструкцій багатоповерхового будинку на скельному і дисперсном підставі з урахуванням впливу сейсмічних навантажень. - Системні технології. - 2019. - № 31. - С. 64-69.

    THE ANALYSIS OF STRESSED-STRAIN STATE OF REINFORCED CONCRETE MONOLITHIC SUPPORTING STRUCTURES OF MULTISTOREY BUILDING ON ROCK OR DISPERSE GROUND, TAKING INTO ACCOUNT THE INFLUENCE OF SEISMICS LOAD

    Morozova D.V., Litvichenko Y.S.

    The National Research Moscow State University of Civil Engineering, Moscow

    Про

    z

    H U

    Abstract:

    The calculation results and analysis of the stress-strain state of bearing structures of a multi-storey building, based on rocky and dispersed soils, taking into account seismic influences, are presented in this article. The results of calculations performed on the finite element models of the building, developed in the LIRA CAD software package, are presented in the form of stress contour plots, axial forces diagrams and tabular form.

    Key words:

    stress-strain state, monolithic reinforced concrete structures, finite-element models, rocky base, dispersed soils, impacts of seismic, stress contour plots, reinforcement. Date of receipt in edition: 11.04.19 Date of acceptance for printing: 15.04.19

    I i

    (U

    * X до 2

    a -a

    з I

    ro i

    i

    про m i-W (U

    5 °

    го m

    i «

    a *

    х ш У

    s m I-

    (U

    c

    (U

    s

    до s

    I

    к о

    H

    і про і

    ^ О і 15

    2I

    , ГО

    < зі

    a 8

    8t

    в А ^ 0

    Ч i


    Ключові слова: Напруженість-ДЕФОРМОВАНИЙ СТАН /МОНОЛІТНІ ЗАЛІЗОБЕТОННІ Несучі КОНСТРУКЦІЇ /ЗВИЧАЙНО-ЕЛЕМЕНТНІ МОДЕЛІ /скельній основі /дисперсних грунтів /СЕЙСМІЧНІ ДІЇ /ізополя ЗУСИЛЬ /АРМУВАННЯ /STRESS-STRAIN STATE /MONOLITHIC REINFORCED CONCRETE STRUCTURES /FINITE-ELEMENT MODELS /ROCKY BASE /DISPERSED SOILS /IMPACTS OF SEISMIC /STRESS CONTOUR PLOTS /REINFORCEMENT

    Завантажити оригінал статті:

    Завантажити