Несущая способность бетона: Определение технического состояния фундамента. Расчет несущей способности фундамента.

Содержание

Определение технического состояния фундамента. Расчет несущей способности фундамента.

2.10 Результаты визуально-инструментального обследования

Объектом обследования является фундамент жилого дома, расположенного по адресу: МО, Дмитровский р-н, Астрецовский с/о, КП «Петровские дали».

Экспертом выполнено устройства шурфа для определения типа и параметров фундамента, по результатам которого установлено, что фундаментом является железобетонная плита. Дефектов, трещин, сколов бетона фундамента не выявлено. Технические характеристики фундамента отвечают требованиям СП 63.13330.3012 «Бетонные и железобетонные конструкции. Основные положения. Актуализированная редакция СНиП 52-01-2003 (с Изменениями N 1, 2)», СП 70.13330.2012 «Несущие и ограждающие конструкции. Актуализированная редакция СНиП 3.03.01-87».

Экспертом выполнено измерение прочности бетона фундамента. При измерении прочностных характеристик бетона фундамента склерометром RGK SK — 60 экспертами установлено, что

бетон фундамента соответствует характеристикам бетона марки М200 класса В15, что отвечает требованиям СП 63.13330.3012 «Бетонные и железобетонные конструкции. Основные положения. Актуализированная редакция СНиП 52-01-2003 (с Изменениями N 1, 2)», согласно п. 6.1.6 которого для железобетонных конструкций следует применять класс бетона по прочности на сжатие не ниже В15.

Результаты измерений представлены в таблице 1.

Таблица 1.

Результаты испытаний на прочностные характеристики бетона фундамента

Определение прочностных характеристик бетона склерометром RGK SK-60

ГОСТ 18105-2010

Отскок H (единицы шкалы молотка)

Все испытания

21,1

22,1

22,7

27,6

25,1

22,7

22,1

22,9

25,1

Пригодные испытания

21,1

22,1

22,7

27,6

25,1

22,7

22,1

22,9

25,1

Число ударов (испытаний) n=10 Н= 23,65

Число пригодных испытаний n’=10 Н= 23,65

Прочность бетона 241,16 кг/см2

Марка бетона М 200

Класс бетона В15

2.11 Поверочные расчеты конструкций

Экспертами выполнен расчет несущей способности железобетонного фундамента, по результатам которого установлено, что несущая способность фундамента от дополнительной нагрузки (надстройки второго этажа)

обеспечена.

Схема площадки

Список грунтов

Наименование	Удельный вес, Т/м³	Модуль деформации, Т/м²	Модуль упругости, Т/м²	Коэффициент Пуассона	Коэффициент переуплотнения	Давление переуплотнения, Т/м²
насыпной грунт	1,7	10	83,333	0,27	1	0
песок средней крупности	1,78	28	233,333	0,33	1	0
суглинок	2,24	25	208,333	0,37	1	5

Список скважин

Наименование	Координаты, м		Описание скважин
1) 1	19,961	32,238	Грунт	Отметка верхней границы, м	Скачок эффект. напряж, Т/м²
			насыпной грунт	0	0
			песок средней крупности	-0,8	0
			суглинок	-1,6	0
2) 2	36,039	20,032	Грунт	Отметка верхней границы, м	Скачок эффект. напряж, Т/м²
			насыпной грунт	0	0
			песок средней крупности	-0,8	0
			суглинок	-1,6	0

Нагрузка

Нагрузка на фундаментную плиту 1,6 Т/м²

Отметка подошвы фундаментной плиты -1,55 м

Нижняя отметка сжимаемой толщи определяется в точке с координатами: (28,007;26,153) м

Результаты расчета

Минимальное значение коэффициента постели 22,971 Т/м³

Максимальное значение коэффициента постели 393,022 Т/м³

Среднее значение коэффициента постели 94,984 Т/м³

Среднеквадратичное отклонение коэффициента постели 0,028

Отметка сжимаемой толщи определялась в точке с координатами (28,007;26,153) м

Нижняя отметка сжимаемой толщи в данной точке -3,843 м

Толщина слоя сжимаемой толщи в данной точке 2,293 м

Максимальная осадка 69,654 мм

Средняя осадка 25,459 мм

Суммарная нагрузка 314,751 Т

Объем извлеченного грунта 304,915 м³

Коэффициенты постели

Осадка

Несущая способность фундамента обеспечена.

2.12 Определение технического состояния конструкций по результатам обследования

По результатам проведенного визуально-инструментального обследования фундамента индивидуального жилого дома, расположенного по адресу: МО, Дмитровский р-н, Астрецовский с/о, КП «Петровские дали», а также по результатам выполненного поверочного расчета экспертом определено техническое состояние фундамента обследуемого дома.

Техническое состояние фундамента определено, как работоспособное.

Работоспособное состояние — категория технического состояния, при которой некоторые из численно оцениваемых контролируемых параметров не отвечают требованиям проекта, норм и стандартов, но имеющиеся нарушения требований, например, по деформативности, а в железобетоне и по трещиностойкости, в данных конкретных условиях эксплуатации не приводят к нарушению работоспособности, и несущая способность конструкций, с учетом влияния имеющихся дефектов и повреждений, обеспечивается.

3. Выводы и рекомендации

Экспертом выполнено обследование фундамента индивидуального жилого дома, расположенного по адресу: МО, Дмитровский р-н, Астрецовский с/о, КП «Петровские дали». Экспертом выполнено устройства шурфа для определения типа и параметров фундамента, по результатам которого установлено, что фундаментом является железобетонная плита. Дефектов, трещин, сколов бетона фундамента не выявлено. Технические характеристики фундамента отвечают требованиям действующей нормативной документации.

Экспертом выполнено измерение прочности бетона фундамента. При измерении прочностных характеристик бетона фундамента склерометром RGK SK — 60 экспертом установлено, что бетон фундамента соответствует характеристикам бетона марки М200 класса В15, что отвечает требованиям СП 63.13330.3012«Бетонные и железобетонные конструкции. Основные положения. Актуализированная редакция СНиП 52-01-2003 (с Изменениями N 1, 2)».

Экспертом выполнен расчет несущей способности фундамента от планируемой нагрузки (надстройки второго этажа), по результатам которого установлено, что несущая способность фундамента обеспечена.

работоспособное.

Определение несущей способности железобетонной балки

Определение несущей способности ж/б балки без арматуры в сжатой зоне

Дано:

железобетонная балка длиной 4.5 м, высотой h = 30 см, шириной b = 240 мм из бетона марки М300, что соответствует классу В22.5. Балка армирована арматурой класса А-III (A400), двумя стержнями диаметром 18 мм снизу. В качестве крупного заполнителя использовался гранитный щебень (в итоге имеем тяжелый бетон)

Требуется определить:

какую равномерно распределенную нагрузку выдержит такая балка при условии шарнирного закрепления на опорах.

Решение:

Алгоритм расчета в этом случае выглядит следующим образом: сначала определяется высота сжатой зоны бетона, затем — значение момента, а после этого можно определить значение нагрузки. Ну а теперь подробнее:

1. Определение пролета балки

Так как длину опорных участков балки желательно принимать не менее h/2, то в нашем случае расчетный пролет составит l = 4.5 — 0.3 = 4.2 метра.

2. Определение прочностных характеристик

Расчетное сопротивление арматуры растяжению мы можем сразу принять по соответствующей таблице R_a = 3600 кг/см². В таблицах расчетное сопротивление бетона класса В22.5 не приводится. Однако ничего не мешает нам определить это значение интерполированием:

R_b = (11.5 + 14.5)/2 = 13 МПа или 13/0.0981 = 132.5 кг/см²

а с учетом различных коэффициентов, учитывающих возможную длительность действия нагрузки, повторяемость нагрузок, условия работы бетона и др. мы для надежности примем R_b = 132.5·0.8 = 106 кг/см².

Два стержня арматуры диаметром 18 мм имеют площадь А_s = 5.09 см². Это можно определить как непосредственно из формулы А = пd²/4, так и по таблице.

3. Определение относительной высоты h

Если h_o нам не известно, то из конструктивных соображений в данном случае защитный слой бетона а ≥ 1.8 см, соответственно h_o ≤ 30 — 1.8 — 0.9 ≤ 27.3 cм. Для дальнейших расчетов примем значение h_o = 27 cм.

4. Определение высоты сжатой зоны бетона

Согласно формуле 220.6.5 высота сжатой зоны у составляет

(6.5)

тогда

у = 3600·5.09/(106·24) = 7.2024 ≈ 7.2 см

Заодно определим, находится ли данное значение в пределах допустимого

у/ho ≤ ξ_R

7.2/27 = 0.267 < ξ_R = 0.531 (для арматуры класса А400)

5. Определение максимального значения момента

Так как согласно формуле 220.6.3

M < R_bbу (h₀ — 0,5у)

То значение момента составит

М < 106·24·7.2(27 — 0.5·7.2) = 428613.12 кгс·см

т.е. максимально допустимое значение изгибающего момента составит M = 4286 кгс·м

6. Определение равномерно распределенной нагрузки

Так как

М = ql²/8

то

q = 8M/l² = 8·4286/4.2² = 1943.46 кг/м

Т.е. имеющаяся балка при условии того, что при ее проектировании и изготовлении были соблюдены все конструктивные и технологические требования может выдерживать нагрузку до 1943 кг/м. Если на балку будут действовать одна или несколько сосредоточенных сил, то заключительная часть расчета будет несколько другой. Тем не менее часто сосредоточенную нагрузку или нагрузки можно привести к эквивалентной равномерно распределенной.

А если в сжатой зоне сечения также имеется арматура и ее влияние на прочность хочется учесть, то алгоритм расчета при этом не меняется, лишь немного усложняются формулы:

Определение несущей способности ж/б балки с арматурой в сжатой зоне

Например у рассчитанной выше балки имеется арматура в сжатой зоне — 2 стержня арматуры диаметром 12 мм. Площадь сечения сжимаемой арматуры составит А’_s = 2.26 см². Расстояние от верха балки до центра тяжести сжатой арматуры примем равным a’ = 3 см. Расчетное сопротивление сжатию составляет R_sc = 3600 кг/см².

При наличии арматуры в сжатой зоне формула для определения высоты сжатой зоны примет следующий вид:

(282.5)

тогда

у = 3600(5.09 — 2.26)/(106·24) = 4 см

так как у нас у/h_o < ξ_R, то значение максимального изгибающего момента мы будем производить по следующей формуле:

M < R_bby(h_о — 0,5у) +R_csA’_s(h_o — a’) (281.5.2)

M < 106·24·4(27 — 2) + 3600·2.26(27 — 3) = 254400 + 193536 = 447936 кгс·см

Таким образом максимально допустимое значение момента составит примерно М = 4479 кгс·м, т.е. примерно на 4.5% больше, чем при расчете без учета арматуры в сжатой зоне. Соответственно и значение максимально допустимой нагрузки также увеличится на 4.5% или в 1.045 раза и составит

q = 1943.46·1.045 = 2031 кг/м

Вот собственно и весь расчет. При этом стоит ли при расчете учитывать наличие арматуры в сжатой зоне сечения или нет — решать вам.

Несущая способность на выдергивание (бетон) | Виды анкеров | GEO5

Несущая способность на выдергивание (бетон)

class=»h2″>

Метод расчёта выбираем в секции «Несущая способность на выдёргивание из бетона».

Задание способа расчёта несущей способности анкера на выдёргивание из бетона

Параметр характеризует способность анкерной тяги сопротивляться выдёргиванию из корня. Расчёт выполняется одинаковым способом для стержневых анкеров предварительного напряжения и жгутовых анкеров.

Опция «Рассчитать из сопротивления сдвигу»

где:	d_s (d₁)	—	диаметр анкерной тяги (диаметр жгута соответствующий площади жгута)
	l_k	—	длина корня
	τ	—	сопротивление сдвигу бетон-анкер

Опция «Рассчитать из параметров бетона»

Способ расчёта одинаковый как в предыдущем случае, расчёт сопротивления сдвигу τ выполняется по параметрам бетона в разных стандартах:

где:	η₁	—	коэффициент технологии (1,0 для хороших условий сцепления, 0,7 в остальных случаях)
	f_ctd	—	прочность бетона на растяжение — получаем из заданного f_ck при помощи формул; ограничено значением для бетона C60/75

где:

f_c’

—

прочность бетона на сжатие

где:	α	—	коэффициент вида арматуры
			1,47 – 7- жгутовый канат
			1,56 – 3-жгутовый канат
			1,79 – простая арматура железобетона
			1,92 – ребристая стальная проволока
	f_t		расчётная прочность бетона на растяжение; ограничена значением для бетона C60 value

Опция «Задать несущую способность на пог.м»

где:	R_{c, bm}	—	несущая способность корня [kN/bm, lbf/ft] на выдёргивание из грунта на 1 пог.м
	L_K	—	длина корня

Опция «Задать»

Задаём несущую способность на выдёргивание из бетона R_c [kN, lbf]

ПРОЧНОСТЬ КОЛОНН | Бетон-Каркас

Снижение прочности бетона

Многое зависит от того, как приложены усилия к колонне.

Если сжимающая сила приложена центрально или с малым эксцентриситетом (обычно, это колонны многоэтажных связевых каркасных зданий, внутренние колонны многопролетных одноэтажных зданий и мн. др.), то в таких колоннах все или почти все сечение сжато, и прочность бетона используется максимально (рис. 1, а).

Здесь снижение прочности бетона, по существу, равнозначно снижению несущей способности самих колонн (за вычетом несущей способности продольной арматуры).

Рис.1. Расчётная схема поперечного сечения.

Если сжимающая сила приложена с большим эксцентриситетом (крайние колонны некоторых одноэтажных зданий с мостовыми кранами, колонны крановых эстакад и др.), то в нормальных сечениях образуется значительная растянутая зона и в работу вступает растянутая арматура S (рис. 1, б).

Поэтому несущая способность колонн определяется моментом внутренней пары сил, плечо которой z зависит и от прочности бетона.

Однако зависимость эта — не прямая, и влияние прочности бетона на несущую способность колонн не столь велико, как у колонн первого типа, но всё же больше, чем у изгибаемых конструкций.

Очевидно, что контролю прочности бетона при изготовлении колонн следует уделять особо пристальное внимание.

Сборные колонны могут оказаться в аварийном состоянии и тогда, когда зимой, вскоре после термообработки, они были вывезены из цеха на открытый воздух и смонтированы на объекте (обычно отпускная прочность бетона при этом составляет не более 70% проектной).

Если монтаж здания ведется ускоренными темпами и завершается в течение зимы, то бетон не в состоянии набрать проектную прочность и несущая способность колонн может оказаться недостаточной для восприятия нагрузок от вышерасположенных этажей.

В подобных ситуациях следует заранее оговаривать с заводом-поставщиком отпускную прочность бетона и отражать ее в паспортах изделий.

Изменение положения рабочей арматуры

При сжатии с малыми эксцентриситетами увеличение или уменьшение защитного слоя оказывает не столь большое влияние на несущую способность колонн, как при сжатии с большими эксцентриситетами.

При сжатии с большими эксцентриситетами изменение положения рабочей арматуры непосредственно влияет на плечо внутренней пары сил, а значит, и на несущую способность — при увеличении защитного слоя уменьшает её, а при уменьшении увеличивает.

Однако уменьшение защитного слоя, как отмечено выше, чревато коррозией арматуры и снижением огнестойкости конструкций.

Большой шаг поперечных стержней

Разрушение сжатого бетона происходит в результате его поперечных деформаций.

Под их влиянием продольная арматура стремится выпучиться наружу, т.е. потерять устойчивость. Этому препятствует поперечная арматура, которая, согласно нормам проектирования, должна устанавливаться в сварных каркасах с максимальным шагом, равным 20 диаметрам продольной арматуры.

Если ее установить реже (или приварить некачественно), то произойдет преждевременная потеря устойчивости продольной арматуры, а вместе с ней и преждевременное разрушение колонны (рис. 2).

В равной мере это относится к арматуре сжатых стержней ферм и сжатой зоны балок.

Рис.2. Выпучивание бетона.

Смятие оголовков колонн

Причиной являются чрезмерные напряжения смятия в бетоне, возникающие при передаче нагрузки через небольшую площадь (центрирующие прокладки, торцевые ребра стальных балок и т. п.).

Повысить сопротивление бетона смятию можно с помощью сеток косвенного армирования, устанавливаемых в оголовках колонн, а снизить напряжения смятия можно с помощью толстых стальных листов с анкерами (распределительных подушек), устанавливаемых взамен обычных закладных деталей.

В любом случае, принимаемое конструктивное решение необходимо проверять расчетом, ибо показанная на рис. 3 схема разрушения колонны — не плод фантазии автора, а факт, неоднократно имевший место в действительности.

Рис.3. Смятие бетона колонны.

Некачественное обетонирование выпусков арматуры в стыках колонн

Выпуски арматуры размещаются в выемках, которые ослабляют поперечное сечение колонн.

После сварки арматурных стержней выемки заделывают бетоном — чтобы не только защитить арматуру от коррозии, но, главным образом, чтобы восстановить полное расчетное сечение колонны.

В связи с этим и прочность монолитного бетона стыков принимается не ниже прочности бетона стыкуемых колонн.

При некачественном обетонировании — низкой прочности бетона или плохом его уплотнении — нагрузка в стыке воспринимается не всем сечением, а только его частью, что вызывает чрезмерно высокие напряжения, приводит к раздавливанию бетона колонн вблизи стыка (обычно, уже в процессе эксплуатации здания) и аварийному состоянию конструкций.

Устранение этого опасного дефекта — мероприятие весьма дорогостоящее. Между тем, проконтролировать качество обетонирования достаточно легко в процессе строительства, да и устранить этот дефект в строящемся здании намного проще, чем в эксплуатируемом.

Перекос закладных деталей соединяемых колонн

При перекосе закладных деталей опирание верхней конструкции становится неустойчивым.

Во избежание этого, монтажники устанавливают дополнительные прокладки, которые зачастую выполняют из арматурных стержней или узких пластин.

В итоге, нагрузка передается по небольшой площади, что вызывает значительные местные напряжения сжатия (смятия) и образование трещин раскалывания (рис. 4).

Рис.4. Перекос закладных деталей: 1 — верхняя колонна, 2 — колонна, 3 — прокладка, 4 — трещины.

Конечно, подобные изделия следует считать браком и возвращать их на завод-изготовитель.

Если по каким-то причинам бракованные конструкции приходится монтировать, то прокладки нужно выполнять таким образом (например, из клиновидных или набора тонких пластин), чтобы обеспечить равномерное распределение опорных реакций.

В колоннах, работающих на сжатие с большими эксцентриситетами, не только образуется растянутая зона, но и могут появиться поперечные трещины.

Сами по себе трещины опасности для таких колонн не представляют, все зависит от их длины и ширины раскрытия, а также от сочетания нагрузок в момент их обнаружения.

Например, при определенных сочетаниях все сечение колонны по расчету может быть сжато, и если при этом трещины не закрываются, то данный факт свидетельствует о неблагополучном состоянии конструкции. Причиной образования поперечных трещин может быть и небрежность при перевозке, складировании или монтаже.

%PDF-1.7 % 1 0 obj > /OCGs [5 0 R] >> /Type /Catalog >> endobj 9 0 obj /ModDate (D:20191026153829+03’00’) /Title () >> endobj 2 0 obj > stream 2019-10-26T15:25:09+03:002019-10-26T15:38:29+03:002019-10-26T15:38:29+03:00application/pdf

Принтер Foxit Reader PDF 8.3.1.0522uuid:c1e6fcad-7075-4e9e-9a12-b57018578352uuid:31d296bf-9c0e-47fc-8622-859e1bc2b1fe endstream endobj 3 0 obj > /Encoding > >> >> endobj 4 0 obj > endobj 5 0 obj > /PageElement > /View > /Print > >> /Name (Watermark) /Type /OCG >> endobj 6 0 obj > endobj 7 0 obj > endobj 8 0 obj > endobj 10 0 obj > endobj 11 0 obj > endobj 12 0 obj > endobj 13 0 obj > /ColorSpace > /Font > /ProcSet [/PDF /Text] /ExtGState > >> /Type /Page /Annots [37 0 R] >> endobj 14 0 obj > /ColorSpace > /Font > /ProcSet [/PDF /Text /ImageC] /ExtGState > >> /Type /Page >> endobj 15 0 obj > /ColorSpace > /Font > /ProcSet [/PDF /Text /ImageC] /ExtGState > >> /Type /Page >> endobj 16 0 obj > /ColorSpace > /Font > /ProcSet [/PDF /Text /ImageC] /ExtGState > >> /Type /Page >> endobj 17 0 obj > /ColorSpace > /Font > /ProcSet [/PDF /Text /ImageB /ImageC /ImageI] /ExtGState > >> /Type /Page >> endobj 18 0 obj > /ColorSpace > /Font > /ProcSet [/PDF /Text] /ExtGState > >> /Type /Page >> endobj 19 0 obj > /ColorSpace > /Font > /ProcSet [/PDF /Text /ImageB] /ExtGState > >> /Type /Page >> endobj 20 0 obj > /ColorSpace > /Font > /ProcSet [/PDF /Text] /ExtGState > >> /Type /Page >> endobj 21 0 obj > /ColorSpace > /Font > /ProcSet [/PDF /Text /ImageB /ImageC /ImageI] /ExtGState > >> /Type /Page >> endobj 22 0 obj > /ColorSpace > /Font > /ProcSet [/PDF /Text] /ExtGState > >> /Type /Page >> endobj 23 0 obj > stream HW++L’3p`N&kc{g\jͥSN-՝~?}cL#?$70t9

Несущая способность бетона. Как выбрать бетон для фундамента?

[REQ_ERR: SSL] [KTrafficClient] Something is wrong. Enable debug mode to see the reason.

Каждый класс можно приравнять к конкретной марке и наоборот. В большинстве случаев в проектных документах указывают именно его, а не марку бетона, а в заказах на приобретении смеси — наоборот.

Основным свойством, характеризующим бетон, является его прочность. Прочность зависит от таких составляющих:. Бетон подобен природному камню: он имеет лучшую сопротивляемость сжатию, чем растяжению.

Критерием прочности для бетона является предел его выдержки при сжатии. Это наиболее значимый показатель качества раствора.

Расчет бетонных конструкций по несущей способности

Для определения этого показателя создают кубы-образцы, их помещают под лабораторный пресс. Постепенно увеличивают давление, и как только образец треснул — на экране прибора фиксируется значение этой характеристики. Определяющим условием для присвоения класса бетона становится расчетный показатель по прочности на сжатие.

Бетонная смесь высыхает и затвердевает долго — 28 дней. Вообще, этот процесс может длиться несколько лет, но именно на 28 день раствор приобретает свои основные качества. По окончанию этого срока смесь достигает показателя, определяемого ее маркой прочность проектная или расчетная. Прочность на сжатие — это характеристика механических свойств бетона, устойчивости к нагрузкам.

Смесь М имеет наибольшую прочность, М15 — наименьшую. Этот показатель увеличивается с ростом числового индекса марки. Показатели растяжения и изгиба намного меньше, чем нагрузочная способность бетона.

Прочность на изгиб учитывают на проектных стадиях строительства. Определяют ее следующим способом.

Показатели прочности бетона

Делают заливку из бетона в форме бруса с размерами, например, x15x15 см. После окончательного затвердевания его кладут на подпорки, расположенные на расстоянии 1 м, а в центр помещают нагрузку, которую постепенно увеличивают до момента разрушения образца. Размер испытуемой балки и расстояния между подпорками могут быть разными. Эта прочность обозначается Btb и цифрой от 0,4 до 8.

Осевое растяжение при проектировании несущих конструкций, как правило, не учитывается.

Добавить комментарий

Она необходима для определения способности материала не растрескиваться при перепадах температуры и колебаниях влажности. Растяжение определяется как некоторая составляющая от прочности на изгиб.

Этот показатель наиболее сложно определить.

Расчетное сопротивление бетона сжатию — одна из ключевых характеристик, которые необходимо учитывать при проектировании какой-либо конструкции из данного материала, и в начале любого строительства. При этом, нужно обращать на нее внимание не только профессионалам, но и обычным мастерам-подсобникам, решившимся на возведение дома своими руками. Прочность — основное качество, которое точно описывает его несущую способность. Определяется она пределом на сжатие — это наивысший предел нагрузки, при котором наступают разрушения образца.

Одним из способов является растягивание образцов балок на специальном растягивающем оборудовании. Бетон разрушается от двух противоположных растягивающих сил.

Вопрос о качестве и прочности бетона неизменно возникает в процессе его выбора и покупки. По мере развития технологий создавался весьма обширный ассортимент марок этого строительного материала. Каждый вид бетона предназначен под конкретные условия его использования. Есть более универсальные растворы или для специальных задач. Определяющим показателем при покупке бетонной смеси являются условия и задачи ее использования.

Стойкость к осевому растяжению является важной для бетона, используемого для резервуаров, дорожного покрытия, там, где трещины от такого типа нагрузки недопустимы. Мелкозернистые составы имеют лучшую стойкость, чем крупнозернистые при той же прочности сжатия.

Расчетное сопротивление бетона сжатию: что обозначает этот показатель и для чего он нужен

По этому показателю классы бетона обозначаются Bt в диапазоне от 0,4 до 6, цифры обозначают показатель МПа. Это значение являет собой нормируемый показатель прочности бетона напряженных элементов во время передачи на него натяжения армирующих деталей.

Передаточная прочность предусматривается нормативными документами и техническими условиями для конкретного вида изделий. Рекомендуемая величина этого показателя не менее 15 или 20 Мпа для различных видов армирования. Вкратце это тот показатель, обозначающий уровень, когда армировочные пруты не проскальзывают при снятии с кондукторов. От М5 до М35 применяются для ненесущих конструкций — они не особо прочные.

М50 и М75 подходят для подготовительных работ перед заливкой бетона. ММ — для малоэтажного строительства, конструктива, перемычек.

ММ используются для большинства строительных задач.

Бетон является дешевым и доступным строительным материалом, отвечающим всем эксплуатационным требованиям, предъявляемым к монолитным постройкам. Несмотря на появляющиеся модификации, включающие в себя не только песок и цемент, но и такие заполнители, как керамзит, стандартный песчано-цементный состав по-прежнему остается самым популярным среди частных строителей. Для получения качественного раствора, необходимо учитывать то, что разные марки бетона используются для возведения самых разнообразных построек.

Это легкие бетоны. Стяжки, полы, отмостки, фундаменты, лестницы, подпорки, бордюры — наиболее часто изготавливают именно из него.

Легкие бетоны можно проверить, ударив по ним молотком или проведя острым предметом — на поверхности останутся достаточно отчетливые следы. М класс В25 — кубический метр этого бетона способен выдержать нагрузку в 25 МПа, он отвечает М М класс В30 — выдерживает нагрузку 30 МПа.

Поэтому при подборе бетона следует ориентироваться на два параметра:.

Классы и марки бетона. Сводная таблица (В-М-С).

Ну а влияния глубины залегания грунтовых вод, можно нивелировать путем обустройства надежной гидроизоляции фундамента. Причем, защита бетона от грунтовых вод, в конечном итоге, обойдется дешевле, чем стоимость полноценно влагостойкого раствора. Нагрузка на фундамент определяется исходя из суммарной массы всех конструкционных элементов строения. Причем в упрощенной форме вес дома определяют по средней плотности квадратного метра стены, перекрытия и потолка, умноженной на число квадратных метров каждой части конструкции жилища.

И в самом конце определяют квадратуру кровли, перемножая ширину на длину ската и увеличивая полученный результат на число скатов крыши.

То есть под кирпичную стену необходим бетон марки М или даже М, а каркасная стена довольствуется бетоном марки М По грунту сорт бетона подбирается исходя из предполагаемого уровня сезонной деформации почвы пучения. Причем на этот параметр влияет вещественный состав грунта участка. Так состоящая из песчано-скальной массы почва относится к грунтам слабого пучения. Поэтому на таком участке можно отстроить основание из бетона марки М А вот для суглинка и глины данный сорт бетона не годится.

Марки бетона по прочности

Такая почва подвержена пучению более сильно, чем вышеупомянутый скально-песчаный вариант. Поэтому в данных условиях используется марка М или М Кроме того, в расчетах следует принять во внимание еще и несущую способность самого грунта, но эта величина влияет скорее на площадь подошвы основания, чем на сорт бетона. Улучшать сам раствор практически невозможно, строители могут повлиять на теплостойкость и влагостойкость бетона.

Причем с точки зрения оптимизации сметы выгодно именно второе улучшение — изменение влагостойкости основания. Эта операция проводится путем внедрения в структуру основания гидрофобной прослойки. То есть, гидроизолирующий слой подводят под подошву, монтируя по дну котлована влагостойкую пленку еще до заливки самого основания. Ну а после заливки изолируют вертикальные поверхности стенки фундамента и покрывают рубероидом ростверк. Альтернативный вариант — добавление сульфатостойкого элемента в бетон — позволяет отказаться от сложной процедуры обустройства гидроизоляции.

Какой бетон используют для заливки фундамента?

Различные присадки, нивелирующие разрушительную силу содержащихся в воде окислов и сульфатов, вводятся в раствор еще на этапе его приготовления. В итоге, бетонный монолит может противостоять негативному влиянию грунтовых вод. Рассматривая оба метода, следует заметить, что возведение гидроизоляции более хлопотная, но и менее затратная операция. А введение в раствор особых присадок сокращает и срок строительства основания и общую трудоемкость данной операции.

Расчет бетонных конструкций по несущей способности — Расчет строительства

Автор Admin На чтение 1 мин. Просмотров 75 Опубликовано 2010-12-02

Расчет бетонных элементов при центральном сжатии производится по формуле:

N ? m?R_npF

где N — расчетная продольная сила,

F — площадь всего поперечного сечения бетона,

m —коэффициент условий работы,

? — наименьший коэффициент продольного изгиба.

R_no — расчетное сопротивление бетона при осевом сжатии.

Коэффициенты продольного изгиба ? в формуле принимаются по таблице 31 в зависимости от отношения расчетной длины элемента l_{к наименьшему размеру прямоугольного сечения b или к наименьшему радиусу инерции сечения r.}

Расчетные длины l_{для стен и столбов принимаются:}

1) при наличии жестких опор в виде перекрытий или покрытий, опирающихся на жесткие поперечные конструкции. l_{= Н,}

2) при наличии упругих опор l_{= 1,25H —1,5H}

для свободно стоящих стеа и столбов l_{=2H, где H—высота этажа стены или столба.}

Таблица 31 — Коэффиииенты продольного изгиба ? для бетонных конструкций

l_/b	l_/r	?		l_/b	l_/r	?
l_/b	l_/r	тяжелый бетон	легкий бетон	l_/b	l_/r	тяжелый бетон	легкий бетон
4	14	1,00	1,00
4	14	0,98	0,98	18	63	0,68	0,57
6	21	0,96	0,94	20	70	0,63	0,52
8	28	0,91	0,88	22	76	0,59	0,48
10	35	0,86	0,81	24	83	0,55	0,43
12	42	0,82	0,75	26	90	0,51	—
14	49	0,77	0,69	28	97	0,47	—
16	56	0,72	0,63	30	104	0,44	—

Примечание. В сжатых элементах из легкого бетона отношение l_{/b должно быть не более 24.}

Расчет номинальной несущей способности бетона

Номинальная несущая способность бетонной смеси

nominal_bearing_strength = Прочность на сжатие * 0,85 * sqrt (Площадь опорного бетона / Площадь опорной плиты)
f _p = f ‘_c * 0,85 * sqrt (A _sc / A _b)

Какая несущая способность бетона?

Несущая способность бетона — это просто прочность бетона на сжатие и отношение общей площади поверхности к несущей площади (известное как коэффициент несущей способности).Это будет проверяться кубическим тестом с помощью UTM. Это разрушительный тест

Как рассчитать номинальную несущую способность бетона?

Расчет номинальной несущей способности бетона использует nominal_bearing_strength = Прочность на сжатие * 0,85 * sqrt (Площадь опорного бетона / Площадь опорной плиты) для расчета номинальной несущей способности. Номинальная несущая способность по формуле бетона определяется как прочность на сжатие. и отношение общей площади поверхности к несущей площади.Номинальная несущая способность и обозначается символом f _p .

Как рассчитать номинальную несущую способность бетона с помощью этого онлайн-калькулятора? Чтобы использовать этот онлайн-калькулятор для номинальной несущей способности бетона, введите прочность на сжатие (f ‘_c) , площадь опорного бетона (A _sc) и площадь опорной плиты (A _b). и нажмите кнопку «Рассчитать». Вот как можно объяснить расчетную номинальную несущую способность бетона с заданными входными значениями -> 68 = 784.531999999945 * 0,85 * sqrt (0,0451612000003613 / 0,0451612000003613) .

(PDF) Несущая способность бетонных элементов, армированных стальными и композитными покрытиями

где:

— Ds — наружный диаметр стальной трубы

— ts — толщина стенки стальной трубы

— r — радиус бетонный стержень

— fc — прочность бетона на сжатие — определено экспериментально

На основании проведенных анализов, большие расхождения между значениями нагрузки

, полученными из аналитических расчетов и лабораторных испытаний для образцов, у которых толщина стенки

Стальная труба была 4 мм.Для образцов R3 и R4 составляет 118 кН и

124 кН соответственно, для R7 и R8 — 77 и 92 кН. Кроме того, изменение толщины стенки

стальной трубы на 1 мм при той же прочности бетона привело к увеличению несущей способности элементов

в среднем на 25% для лабораторных испытаний и более

более 9% по результатам аналитических расчетов. Это означает, что стальной элемент в действительности

оказывает гораздо большее влияние на конечную несущую способность трубчато-бетонного элемента, чем принятый метод расчета

.В 75% образцов более высокие значения грузоподъемности были

, полученные в лабораторных испытаниях, в то время как для образцов R5 и R6 эти значения были выше для

аналитических расчетов.

Однако для геометрически того же трубчато-бетонного элемента изменение класса прочности бетона

привело к увеличению несущей способности прим. 20% для экспериментальных образцов

и 28,6% для образцов из аналитических расчетов.

Для бетонных элементов, в которых вместо стального покрытия

было нанесено композитное покрытие, наилучшие значения несущей способности были получены для стекловолоконного композита, а наименьшие значения

— для композита с углеродными волокнами. В то же время изменение класса прочности бетона

наименее повлияло на образцы из стекловолокна (увеличение примерно на 12%)

и наибольшее — для образцов с углеродным волокном (увеличение прибл.35%).

5. Выводы

На основании результатов вычислительного анализа и экспериментальных испытаний можно сделать вывод

, что:

— толщина стенки стальной трубы в таких конструкциях, как CFST, оказывает значительное влияние на

нагрузку. емкость элемента;

— изменение класса прочности бетона для внутреннего ядра, как в элементах со сталью, так и в композитном покрытии

, оказывает аналогичное влияние на несущую способность элемента,

— наилучшие результаты по несущей способности можно получить, определив соответствующая поверхность

отношение стального покрытия к поверхности бетонного ядра,

— несущая способность бетонных элементов с композитным покрытием не намного меньше

, чем элементов со стальным покрытием.Эта комбинация бетона и композитов может быть использована там, где невозможно использовать стальное покрытие по конструктивным причинам или доступ к элементу

Ссылки

1. W. Szymkuć, A. Glema, M. Malendowski, Przeg. Bud., 89, 28–33 (2018) — на польском языке

2. J. P. C. Rodrigues, L. Laím, J. Constr. Steel Res., 133, 65–76, (2017)

3. Z. Tao, T.-Y. Сонг, Б. Уй, Л.-Х. Han, J. Constr. Steel Res., 120, 81–93, (2016)

4.Z. Tao, B. Uy, L. H. Han, Conf. Inst. Инфраструктура. Англ. Сид. Aust., 22–23, (2015)

5. L. Szopa, Zesz. Наук. Бутон. Политех. Ląska, 109, 371–378, (2006) — на польском языке

6. Y. Wang, L. Yang, H. Yang, C. Liu, Eng. Struct., 183, 475–495, (2019)

E3S Web of Conferences 97, 06043 (2019) https://doi.org/10.1051/e3sconf/20199706043

FORM-2019

% PDF-1.3 % 207 0 объект > эндобдж 217 0 объект > поток 2011-11-17T08: 24: 23 + 05: 002011-11-29T10: 17: 45-05: 002011-11-29T10: 17: 45-05: 00Adobe Acrobat 10.0 Приложение для захвата бумаги / pdfuuid: 049d9a86-34bc-4d2e-be9a-5c12121e6918uuid: 4a08f9ed-f402-47e3-8210-e6946c827d51 конечный поток эндобдж 208 0 объект > эндобдж 209 0 объект > / ProcSet [/ PDF / Text / ImageB] / XObject >>> / Tabs / S / Type / Page >> эндобдж 1 0 объект > / ProcSet [/ PDF / Text / ImageB] / XObject >>> / Tabs / S / Type / Page >> эндобдж 7 0 объект > / ProcSet [/ PDF / Text / ImageB] / XObject >>> / Tabs / S / Type / Page >> эндобдж 13 0 объект > / ProcSet [/ PDF / Text / ImageB] / XObject >>> / Tabs / S / Type / Page >> эндобдж 19 0 объект > / ProcSet [/ PDF / Text / ImageB] / XObject >>> / Tabs / S / Type / Page >> эндобдж 25 0 объект > / ProcSet [/ PDF / Text / ImageB] / XObject >>> / Tabs / S / Type / Page >> эндобдж 31 0 объект > / ProcSet [/ PDF / Text / ImageB] / XObject >>> / Tabs / S / Type / Page >> эндобдж 37 0 объект > / ProcSet [/ PDF / Text / ImageB] / XObject >>> / Tabs / S / Type / Page >> эндобдж 43 0 объект > / ProcSet [/ PDF / Text / ImageB] / XObject >>> / Tabs / S / Type / Page >> эндобдж 49 0 объект > / ProcSet [/ PDF / Text / ImageB] / XObject >>> / Tabs / S / Type / Page >> эндобдж 55 0 объект > / ProcSet [/ PDF / Text / ImageB] / XObject >>> / Tabs / S / Type / Page >> эндобдж 61 0 объект > / ProcSet [/ PDF / Text / ImageB] / XObject >>> / Tabs / S / Type / Page >> эндобдж 67 0 объект > / ProcSet [/ PDF / Text / ImageB] / XObject >>> / Tabs / S / Type / Page >> эндобдж 73 0 объект > / ProcSet [/ PDF / Text / ImageB] / XObject >>> / Tabs / S / Type / Page >> эндобдж 79 0 объект > / ProcSet [/ PDF / Text / ImageB] / XObject >>> / Tabs / S / Type / Page >> эндобдж 85 0 объект > / ProcSet [/ PDF / Text / ImageB] / XObject >>> / Tabs / S / Type / Page >> эндобдж 91 0 объект > / ProcSet [/ PDF / Text / ImageB] / XObject >>> / Tabs / S / Type / Page >> эндобдж 97 0 объект > / ProcSet [/ PDF / Text / ImageB] / XObject >>> / Tabs / S / Type / Page >> эндобдж 103 0 объект > / ProcSet [/ PDF / Text / ImageB] / XObject >>> / Tabs / S / Type / Page >> эндобдж 109 0 объект > / ProcSet [/ PDF / Text / ImageB] / XObject >>> / Tabs / S / Type / Page >> эндобдж 115 0 объект > / ProcSet [/ PDF / Text / ImageB] / XObject >>> / Tabs / S / Type / Page >> эндобдж 121 0 объект > / ProcSet [/ PDF / Text / ImageB] / XObject >>> / Tabs / S / Type / Page >> эндобдж 127 0 объект > / ProcSet [/ PDF / Text / ImageB] / XObject >>> / Tabs / S / Type / Page >> эндобдж 133 0 объект > / ProcSet [/ PDF / Text / ImageB] / XObject >>> / Tabs / S / Type / Page >> эндобдж 139 0 объект > / ProcSet [/ PDF / Text / ImageB] / XObject >>> / Tabs / S / Type / Page >> эндобдж 145 0 объект > / ProcSet [/ PDF / Text / ImageB] / XObject >>> / Tabs / S / Type / Page >> эндобдж 151 0 объект > / ProcSet [/ PDF / Text / ImageB] / XObject >>> / Tabs / S / Type / Page >> эндобдж 157 0 объект > / ProcSet [/ PDF / Text / ImageB] / XObject >>> / Tabs / S / Type / Page >> эндобдж 163 0 объект > / ProcSet [/ PDF / Text / ImageB] / XObject >>> / Tabs / S / Type / Page >> эндобдж 169 0 объект > / ProcSet [/ PDF / Text / ImageB] / XObject >>> / Tabs / S / Type / Page >> эндобдж 175 0 объект > / ProcSet [/ PDF / Text / ImageB] / XObject >>> / Tabs / S / Type / Page >> эндобдж 181 0 объект > / ProcSet [/ PDF / Text / ImageB] / XObject >>> / Tabs / S / Type / Page >> эндобдж 187 0 объект > / ProcSet [/ PDF / Text / ImageB] / XObject >>> / Tabs / S / Type / Page >> эндобдж 193 0 объект > / ProcSet [/ PDF / Text / ImageB] / XObject >>> / Tabs / S / Type / Page >> эндобдж 199 0 объект > / ProcSet [/ PDF / Text / ImageB] / XObject >>> / Tabs / S / Type / Page >> эндобдж 404 0 объект > поток HdMO @ / agg | л) (bI ߻ RX4} ޙ w2! U) + 6Iq # `R% / (K Ȗ CAB @ 7 $ {25; | ʢ? KO ~ Z’EǱUkG3% Ph 9Z DiSn! * Ah2D2 * l

Оценка повреждений и остаточной несущей способности бетонной плиты после пожара: Прикладная методика, основанная на надежности

https: // doi.org / 10.1016 / j.engstruct.2017.07.078Получить права и содержание

Основные моменты

•: Оценка остаточной прочности бетонной плиты после пожара на основе надежности.
•: Комплексная методология, представленная путем применения к практическому тематическому исследованию.
•: Информацию, полученную в результате проверок, испытаний и моделирования, можно комбинировать.
•: Только существующий упрощенный метод оценки надежности после пожара.
•: Предложенная методика может быть легко применена практикующими инженерами.

Реферат

Для большинства пожаров, возникающих в зданиях с бетонным несущим каркасом, структурные элементы не разрушаются во время воздействия огня, и дальнейшее использование здания после пожара возможно. Тем не менее, пожар может привести к необратимой потере прочности, и, следовательно, после пожара необходимо провести оценку остаточной несущей способности, чтобы принять решение о продолжении использования и необходимости ремонта конструкции.Однако эта оценка особенно трудна из-за многих неопределенностей, связанных как с воздействием огня, так и с характеристиками конструктивных элементов. Этими неопределенностями нельзя пренебрегать при определении остаточной мощности, поскольку адекватная безопасность является серьезной общественной проблемой, о чем свидетельствует преобладание безопасности в действующих стандартах проектирования и руководящих документах. В данной статье представлена комплексная методика оценки остаточной способности бетонных конструкций после воздействия огня.Методология вводится путем применения к практическому изучению пожара в квартире с акцентом на конечный пролет затронутой сплошной бетонной плиты. Результатом является оценка на основе надежности максимально допустимого характеристического значения для приложенной нагрузки на плиту. Представленная методология полезна для принятия обоснованного решения о дальнейшем использовании конструкций после пожара.

Ключевые слова

Бетонная конструкция

Оценка после пожара

Остаточная емкость

Уровень безопасности

Анализ надежности

Численное моделирование

Простой метод

Еврокод

Рекомендуемые статьи Цитирующие статьи (0)

Просмотреть полный текст

Цитирующие статьи

Интеграция регрессии опорного вектора и оптимизации серого волка для оценки предельной несущей способности в заполненных бетоном стальных трубчатых колоннах

Han LH, Li W, Bjorhovde R (2014) Developments and передовые области применения стальных трубчатых конструкций, заполненных бетоном (CFST): стержни. J Constr Steel Res 100: 211–228

Артикул Google ученый

Giakoumelis G, Lam D (2004) Осевая нагрузка круглых трубчатых колонн, заполненных бетоном. J Constr Steel Res 60: 1049–1068

Артикул Google ученый

Ле Хоанг А., Фелинг Э. (2017) Влияние содержания стальной фибры и коэффициента формы на одноосное растяжение и сжатие бетона со сверхвысокими характеристиками. Строительный материал 153: 790–806. https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2017.07.130

Статья Google ученый

Де Нардин С., Дебс А. (2007) Осевая нагрузка на бетонные стальные трубчатые колонны. Proc Inst Civ Eng-Struct Build 160: 13–22

Статья Google ученый

De Oliveira WLADN, De Cresce El Debs ALH, El Debs MK (2010) Оценка пассивного удержания в колоннах CFT. J Constr Steel Res 66 (4): 487–495

Артикул Google ученый

Гарднер Н.Дж., Якобсон Э.Р. (1967) Структурное поведение заполненных бетоном стальных труб.ACI Struct J 64 (7): 404–412

Google ученый

Goode CD (2008) Композитные колонны — 1819 испытаний на заполненных бетоном стальных трубчатых колоннах по сравнению с Еврокодом 4. 86: 33–38

Guler SAM, Copur A (2013) Осевая нагрузка и пластичность круглых стальных трубчатых колонн, заполненных UHPC. Mag Concr Res 65 (15): 898–905

Статья Google ученый

Liew JYR, Xiong MX, Xiong D (2016) Проектирование заполненных бетоном трубчатых балок-колонн из высокопрочной стали и бетона. Структуры. https://doi.org/10.1016/j.istruc.2016.05.005

Статья Google ученый

10.

An H, Le FE, Thai Duc-Kien, Nguyen Chau V (2018) Упрощенная модель напряженно-деформированного состояния для колонн из UHPC и UHPFRC с круглыми стальными трубами. Steel Compos Struct 29 (1): 125–138

Google ученый

11.

Дас С., Дей А., Пал А., Рой Н. (2015) Применение искусственного интеллекта в машинном обучении: обзор и перспективы. Int J Comput Appl 115: 31–41. https://doi.org/10.5120/20182-2402

Статья Google ученый

12.

Juez-Gil M, Erdakov IN, Bustillo A, Pimenov DY (2019) Гибридная стратегия многослойного персептрона на основе дерева регрессии для прогнозирования срока службы рудных дробильных плит. J Adv Res 18: 173–184. https://doi.org/10.1016/j.jare.2019.03.008

Артикул Google ученый

13.

Mikołajczyk T, Nowicki K, Kłodowski A, Pimenov DY (2017) Нейросетевой подход для автоматического анализа изображений износа режущей кромки. Сигнальный процесс Mech Syst 88: 100–110. https://doi.org/10.1016/j.ymssp.2016.11.026

Статья Google ученый

14.

Ranjan J, Patra K, Szalay T, Mia M, Gupta M, Song Q, Krolczyk G, Chudy R, Pashnyov V, Pimenov D (2020) Прогнозирование качества отверстий на основе искусственного интеллекта при микробурении с использованием несколько датчиков.Датчики 20: 885. https://doi.org/10.3390/s20030885

Статья Google ученый

15.

Pham A-D, Ngo N-T, Nguyen T-K (2020) Машинное обучение для прогнозирования долговременных прогибов в железобетонных изгибных конструкциях. J Comput Des Eng. https://doi.org/10.1093/jcde/qwaa010

Статья Google ученый

16.

Chou J-S, Ngo N-T, Pham A-D (2016) Прогноз прочности на сдвиг в железобетонных глубоких балках с использованием естественной метаэвристической векторной регрессии.J Comput Civ Eng 30 (1): 04015002. https://doi.org/10.1061/(ASCE)CP.1943-5487.0000466

Статья Google ученый

17.

Pham A-D, Ngo N-T, Ha Truong TT, Huynh N-T, Truong N-S (2020) Прогнозирование энергопотребления в нескольких зданиях с использованием машинного обучения для повышения энергоэффективности и устойчивости. Дж. Чистый продукт 260: 121082. https://doi.org/10.1016/j.jclepro.2020.121082

Статья Google ученый

18.

Chou JS, Ngo NT, Chong WK, Gibson GE (2016) 16-Аналитика больших данных и облачные вычисления для устойчивой энергоэффективности зданий. В: Пачеко-Торгал Ф., Расмуссен Э., Гранквист С.Г., Иванов В., Каклаускас А., Маконин С. (ред.) Создание стартапа. Woodhead Publishing, Sawston, стр. 397–412. https://doi.org/10.1016/B978-0-08-100546-0.00016-9

Глава Google ученый

19.

Hsieh Y-A, Tsai YJ (2020) Машинное обучение для обнаружения трещин: обзор и сравнение производительности модели.J Comput Civ Eng 34 (5): 04020038. https://doi.org/10.1061/(ASCE)CP.1943-5487.0000918

Статья Google ученый

20.

Чонг А., Сюй В., Чао С., Нго Н-Т (2019) Байесовская калибровка моделей энергии в непрерывном времени с использованием BIM и энергетических данных. Сборка энергии 194: 177–190. https://doi.org/10.1016/j.enbuild.2019.04.017

Статья Google ученый

21.

Fan Z, Chiong R, Hu Z, Lin Y (2020) Машина опорных векторов нечетких взвешенных относительных ошибок для обратного прогнозирования конкретных компонентов.Comput Struct 230: 106171. https://doi.org/10.1016/j.compstruc.2019.106171

Статья Google ученый

22.

Chou J-S, Ngo N-T (2018) Инженерная прочность армированного волокном грунта, оцененная с помощью системы регрессии, оптимизированной для разведки роя. Neural Comput Appl 30 (7): 2129–2144. https://doi.org/10.1007/s00521-016-2739-0

Статья Google ученый

23.

Pham A-D, Ngo N-T, Nguyen Q-T, Truong N-S (2020) Гибридное машинное обучение для прогнозирования прочности устойчивого бетона.Soft Comput. https://doi.org/10.1007/s00500-020-04848-1

Статья Google ученый

24.

Gholampour A, Mansouri I., Kisi O, Ozbakkaloglu T (2020) Оценка механических свойств бетонов, содержащих крупнозернистые заполнители из вторичного бетона, с использованием многомерных сплайнов адаптивной регрессии (MARS), дерева модели M5 (M5Tree) и наименьших квадратов поддерживают модели векторной регрессии (LSSVR). Neural Comput Appl 32 (1): 295–308. https: // doi.org / 10.1007 / s00521-018-3630-y

Артикул Google ученый

25.

Chuang H-C, Chen C-C, Li S-T (2020) Включение монотонных знаний предметной области в поддержку векторного обучения для задач регрессии интеллектуального анализа данных. Neural Comput Appl 32 (15): 11791–11805. https://doi.org/10.1007/s00521-019-04661-4

Статья Google ученый

26.

Das S, Choudhury S (2020) Оценка эффективной жесткости секций колонны RC с помощью метода регрессии опорных векторов.Neural Comput Appl 32 (11): 6997–7007. https://doi.org/10.1007/s00521-019-04190-0

Статья Google ученый

27.

Мирджалили С.М., Мирджалили С.М., Льюис А. (2014) Оптимизатор серого волка. Adv Eng Softw 69: 46–61. https://doi.org/10.1016/j.advengsoft.2013.12.007

Статья Google ученый

28.

Uy B, Khan M, Tao PZ, Mashiri F (2013) Поведение и проектирование высокопрочных железобетонных заполненных колонн.В: Материалы Всемирного конгресса 2013 года по достижениям в области проектирования и механики конструкций (ASEM13), Чеджу, Корея, стр. 150–167

29.

Йоханссон М. (2002) Эффекты композитного воздействия и удержания в трубчатых железобетонных колоннах. Doktorsavhandlingar vid Chalmers Tekniska Hogskola I + 1-77

30.

Вт NVS, Simsch G, Schmidt D (2004) Несущая способность коротких колонн из NSC, HSC и UHPC, ограниченных стальной трубой. Материалы 1-го Международного симпозиума по сверхвысококачественному бетону.Кассель, Германия, март, стр. 339–350

Google ученый

31.

Ахмади М., Надерпур Х., Хейроддин А. (2017) Модель ИНС для прогнозирования прочности на сжатие круглого бетона с металлическими стенками. Международный журнал гражданского строительства 15: 213–221. https://doi.org/10.1007/s40999-016-0096-0

Статья Google ученый

32.

Джегадеш Дж., Джаялекшми С. (2015) Применение искусственной нейронной сети для расчета осевой нагрузки круглых бетонных стальных трубчатых колонн.Int J Earth Sci Eng 8

33.

Du Y, Chen Z, Zhang C, Cao X (2017) Исследование осевой несущей способности прямоугольных стальных трубчатых колонн, заполненных бетоном, на основе искусственных нейронных сетей. Front Comput Sci 11: 1–11. https://doi.org/10.1007/s11704-016-5113-6

Статья Google ученый

34.

Тран В.Л., Тайский Д.К., Ким С.Е. (2019) Применение ИНС для прогнозирования ACC столбца SCFST. Compos Struct. https: // doi.org / 10.1016 / j.compstruct.2019.111332

Статья Google ученый

35.

Rizzo F, Caracoglia L (2020) Модель искусственной нейронной сети для прогнозирования скорости флаттера подвесных мостов. Comput Struct 233: 106236. https://doi.org/10.1016/j.compstruc.2020.106236

Статья Google ученый

36.

Сарир П., Чен Дж., Астерис П., Джахед Армагани Д., Тахир М. (2019) Разработка моделей оптимизации на основе дерева GEP, нейро-роя и китов для оценки несущей способности бетонных стальных трубчатых колонн .Eng Comput. https://doi.org/10.1007/s00366-019-00808-y

Статья Google ученый

37.

Avci-Karatas C (2019) Прогнозирование предельной несущей способности колонн из стальных труб, заполненных бетоном, с использованием многомерных сплайнов адаптивной регрессии (MARS). Стальные и композитные конструкции 33 (4): 583–594. https://doi.org/10.12989/scs.2019.33.4.583

Статья Google ученый

38.

Нур А.И., Гюнейси Е.М. (2019) Модель прогноза прочности на сжатие рециклированных заполненных бетоном колонн из стальных труб. Compos B Eng 173: 106938. https://doi.org/10.1016/j.compositesb.2019.106938

Статья Google ученый

39.

Ахмади М., Надерпур Х., Хейроддин А. (2014) Использование искусственных нейронных сетей для прогнозирования пропускной способности коротких колонн CCFT при кратковременной осевой нагрузке. Arch Civ Mech Eng.https://doi.org/10.1016/j.acme.2014.01.006

Статья Google ученый

40.

Лю Дж. (2013) Применение метода нейронных сетей для исследования свойств сталебетонных композитных колонн при осевом сжатии. Int J Smart Sens Intell Syst 6: 548–567. https://doi.org/10.21307/ijssis-2017-554

Статья Google ученый

41.

Mete Güneyisi E, Gültekin A, Mermerdaş K (2016) Предсказание максимальной пропускной способности коротких колонн CFST с осевой нагрузкой.Int J Steel Struct 16: 99–114. https://doi.org/10.1007/s13296-016-3009-9

Статья Google ученый

42.

Учреждение BS (2004) Проектирование композитных стальных и бетонных конструкций, Часть 1.1, Общие правила и правила строительства. BS EN 1994-1-1. Британский институт стандартов, Лондон, Великобритания

43.

360-10) AIoSCAA (2010) Спецификация для зданий из конструкционной стали. Американский национальный стандарт, США

44.

Suykens JAK, Gestel TV, Brabanter JD, Moor BD, Vandewalle J (2002) Наименьшие квадраты поддерживают векторные машины. World Scientific, Сингапур

Книга Google ученый

45.

ASCCS AoS-CCS (2019) База данных составных столбцов ASCCS. Университет Брэдфорда. https://www.bradford.ac.uk/sustainable-environments/asccs/columns-database/. По состоянию на 30 октября 2019 г.

46.

Wu X, Kumar V, Quinlan JR, Ghosh J, Yang Q, Motoda H, McLachlan GJ, Ng A, Liu B, Yu PS, Zhou ZH, Steinbach M, Hand DJ, Steinberg D (2007) 10 лучших алгоритмов интеллектуального анализа данных.Knowl Inf Syst 14 (1): 1–37. https://doi.org/10.1007/s10115-007-0114-2

Статья Google ученый

47.

Вапник В.Н. (1995) Природа статистической теории обучения. Спрингер, Нью-Йорк

Бронировать Google ученый

48.

Абд А.М., Абд С.М. (2017) Моделирование прочности легкого пенобетона с помощью опорной векторной машины (SVM). Конструктивный материал корпуса-шпильки 6: 8–15.https://doi.org/10.1016/j.cscm.2016.11.002

Статья Google ученый

49.

Хайкин С. (1998) Нейронные сети: комплексная основа. Prentice Hall PTR, Верхняя Седл-Ривер

MATH Google ученый

50.

Neter J, Kutner MH, Nachtsheim CJ, Wasserman W (1996) Прикладные линейные статистические модели, 4-е изд. Макгроу-Хилл, Ирвин

Google ученый

51.

Вайкато Уо (2020) Weka 3 — интеллектуальный анализ данных с использованием машинного обучения с открытым исходным кодом, Университет Вайкато. https://www.cs.waikato.ac.nz/ml/weka/

Несущая способность на сдвиг каркасных соединений из стальной железобетонной круглой стальной трубы

В этой статье для исследования механизма сдвига и прочности на сдвиг каркасных соединений железобетонной круглой стальной трубы (SRCFCST), численная модель конечных элементов, отражающая механическое поведение каркасных соединений железобетонной балки SRCFCST, устанавливается путем моделирования бетона с помощью конститутивной модели пластичности повреждений. и моделирование стали идеальным упругопластическим материалом, эффективность которого подтверждена экспериментальными данными.Из-за равномерного распределения круглой стали, армированной по сечению, и без определенных фланцев и стенок, механизм сдвига каркасных соединений SRCFCST анализируется на основе эквивалентной круглой стальной трубы (CST) прямоугольной стальной трубе. Предлагается метод расчета несущей способности на совместный сдвиг в области сердцевины соединения, которая состоит из четырех частей: бетон внутри трубы, бетон снаружи трубы, обруч и стенка, армированная сталью; и соответствующие формулы для расчета несущей способности на сдвиг.Сравнительный анализ несущей способности соединений на сдвиг показывает, что результаты численного моделирования и формулы несущей способности при сдвиге хорошо совпадают с экспериментальными значениями, которые могут служить ориентиром для нелинейного анализа и инженерного проектирования подобных соединений.

1. Введение

Стальная железобетонная конструкция — это конструкция, состоящая из стали и железобетона, сокращенно SRC. В колоннах SRC сталь и бетон работают вместе, что не только обладает хорошими антисейсмическими характеристиками и долговечностью, но также может относительно снизить затраты.В настоящее время он широко применяется в высотных зданиях по всему миру [1, 2].

В конструкциях SRC используются различные формы стального профиля, например, стального профиля с решетчатым профилем, стали с H-образным сечением, стали с поперечным сечением (обычно SRC) и круглой стальной трубы (CST). По сравнению с обычной структурой SRC труба, армированная CST в колоннах SRC, имеет преимущества простого и легкого изготовления, а сталь равномерно распределена по секции, что очень полезно для угловых колонн, несущих двухосный изгиб.В то же время трехмерный сдерживающий эффект стальной трубы на бетон с внутренним ядром может также более эффективно раскрыть потенциал стали и бетона [3]. Однако в настоящее время исследования структуры SRC в основном сосредоточены на общей структуре SRC, и лишь немногие из них были выполнены на структуре SRCFCST [4].

Соединения являются ключевыми деталями, соединяющими колонны и балки каркаса. При землетрясении, чтобы соответствовать требованиям проектирования «сильные соединения, слабые элементы», сила сдвига, воспринимаемая внутренними соединениями, даже в несколько раз больше, чем у балок и колонн [5, 6].С этой целью некоторые ученые провели множество исследований механизма сдвига и сдвиговой способности каркасных соединений, но в основном это были исследования каркасных соединений из железобетона и общего SRC [7–10]. Chen et al. [11] и Хан и Ли [12] изучали сейсмическое поведение соединений стальных труб, заполненных бетоном (CFST), с учетом влияния плиты. Также исследуется влияние плиты на передачу сдвига в зоне панели. Zhang et al. [13] экспериментально исследовали поведение стыков кольцевой балки между заполненными бетоном колоннами из двух стальных труб и железобетонными балками.Результаты испытаний показали, что соединения с хорошими асейсмическими характеристиками могут легко соответствовать принципам антисейсмического проектирования, а именно: «сильная балка — слабая балка» и «прочный стык — слабый элемент». Также было реализовано конечно-элементное моделирование для проведения параметрического анализа. Han et al. [14] провели эксперименты с колонной из тонкостенных стальных труб из ограниченного бетона (TWSTCC) с соединениями железобетонных балок, подвергающимися циклической нагрузке, и обнаружили, что соединения TWSTCC в целом демонстрируют отличные сейсмические характеристики и могут применяться в практической инженерии, особенно в зоне землетрясений.Nie et al. [15] предложили новую систему соединения для заполненной бетоном композитной колонны из стальных труб и железобетонных балок и проанализировали механические свойства этого типа соединения под действием сейсмической нагрузки и обнаружили, что эффективное удержание может быть достигнуто с помощью кольца жесткости. , и может быть получена отличная осевая несущая способность, а также превосходная пластичность и способность рассеивать энергию. Chen et al. [16] направлено на исследование сейсмического поведения сквозного соединения между заполненными бетоном стальными трубчатыми колоннами и железобетонными балками, а испытания на циклическую нагрузку и последующие испытания на осевое сжатие представлены на шести образцах балка-колонна.Модель конечных элементов также разработана и проверена путем сравнения с экспериментальными результатами. Ding et al. [17] провели испытание на циклическую нагрузку на группе соединений без сквозного сердечника, установили модель конечных элементов для расчета и анализа, обсудили ее кривую деформации, кривую пластичности, кривую деградации жесткости и кривую диссипации энергии и пришли к выводу, что соединения SRCFCST имеют лучшая сейсмостойкость, чем у обычных соединений железобетонных балок и колонн. Liao et al. [18] установили семь составных моделей соединений, в том числе четыре заключенных в бетон колонны CFST на стыки железобетонных балок и три облицованные бетоном колонны CFST на стыки стальных балок, а затем модели были протестированы и сравнены при постоянной осевой нагрузке на верхнюю часть колонны и циклическая нагрузка на конец балки.По результатам испытаний были исследованы прочность, пластичность, деградация жесткости и рассеиваемая энергия образцов. Однако исследований сопротивления сдвигу каркасных соединений SRCFCST мало, и его механизм сдвига также нуждается в дальнейшем улучшении [19]. В этой статье создана численная модель конечных элементов для моделирования механического поведения соединений SRCFCST колонна-каркас железобетонной балки; а его эффективность подтверждена результатами малоцикловых экспериментов с повторяющимся нагружением в [3].Из-за равномерного распределения круглой стальной арматуры по сечению и без определенных фланцев и стенок, механизм сдвига бетонной внутренней трубы, бетонной внешней трубы, обручей и стальной стенки в области сердцевины стыка анализируется на основе эквивалентного CST. к стальной прямоугольной трубе; и предложены формулы для расчета несущей способности на совмещенный сдвиг общей площади сердечника. Сравнительный анализ несущей способности соединений на сдвиг показывает, что результаты численного моделирования и формулы несущей способности при сдвиге хорошо совпадают с экспериментальными значениями, которые могут служить ориентиром для нелинейного анализа и инженерного проектирования подобных соединений.

2. Числовая модель конечных элементов

2.1. Материальная взаимосвязь

Под действием циклической нагрузки эффект циклического упрочнения стали (включая профилированную сталь и арматурный стержень) приведет к тому, что она будет создавать большую деформацию, чем при однонаправленной нагрузке, что делает упрочняющий эффект стали неочевидным. когда зона активной зоны достигает предельной опоры, в то время как бетон в зоне активной зоны мог быть разрушен [20]. Таким образом, при численном моделировании упрочняющим эффектом стали можно пренебречь и принять идеальную упругопластическую модель.

Для колонн SRCFCST бетон в центральной области стыков можно разделить на бетон снаружи стальной трубы и бетон внутри стальной трубы. Эффекты сдерживания у них разные. Результаты испытаний показывают, что ограничение на последнем больше, чем на первом. Однако, согласно результатам экспериментов, при разрушении бетон на стороне стыка отслоился, а бетон внутри стальной трубы не разрушился [19], что показывает, что сдерживающее воздействие на бетон внутри стальной трубы колонны SRCFCST меньше, чем у заполненной бетоном стальной трубы в предельном состоянии [3].Это связано с тем, что напряжение в стальной трубе бетонной конструкции достигнет предела текучести на стадии разрушения, в то время как эксперименты показывают, что разрушение конструкций SRCFCST происходит из-за деформации арматуры вокруг стальной трубы и стальной трубы. еще не поддается на данном этапе, что приводит к меньшему воздействию на бетон изнутри, чем у заполненных бетоном стальных трубчатых конструкций.

Более того, при циклических нагрузках «пластическая деформация» в традиционном понимании составляет небольшую долю неупругой деформации бетона [21, 22].Таким образом, одно и то же определяющее соотношение может быть использовано для бетона внутри и снаружи стальной трубы при численном моделировании. В этой статье для бетона принята модель повреждаемости и пластичности, которая применяет изотропное упругое повреждение и принимает во внимание деградацию упругой жесткости, вызванную пластической деформацией при растяжении и сжатии, и восстановление жесткости при циклических нагрузках, что позволяет точно моделировать механические поведение бетона при циклическом.

При циклических нагрузках механические характеристики разрушения бетона связаны с открытием и закрытием внутренних микротрещин и их взаимодействием.Модель предполагает, что модуль упругости после повреждения может быть выражен как взаимосвязь между начальным модулем упругости и фактором повреждения, т. Е. Где — начальный модуль упругости бетона, — модуль упругости бетона после повреждения и — повреждение. коэффициент, который можно разделить на коэффициент повреждения при сжатии и коэффициент повреждения при растяжении.

Так как прочность бетона на растяжение намного ниже прочности на сжатие, а также имеет небольшое влияние на конструкцию, влияние коэффициента повреждения бетона при растяжении в этой статье не рассматривается.Коэффициент повреждения бетона при сжатии может быть рассчитан с помощью классической теории повреждений, и формулы расчета следующие [23]: где — начальный модуль упругости бетона при сжатии; деформация сжатия бетона; и является основной функцией бетона при одноосном сжатии.

При циклических нагрузках формула для расчета пластической деформации бетона при сжатии с учетом повреждения при сжатии выглядит следующим образом: где — пластическая деформация бетона при сжатии с учетом повреждения при сжатии.

Принята кривая зависимости напряжения от деформации при одноосном сжатии (растяжении), рекомендованная в GB50010-2010 Кодексах проектирования бетонных конструкций, которая состоит из трех частей: упругой, упрочняющей и разупрочняющейся [24].

2.2. Численная модель

2.2.1. Блок Перегородка

Полная геометрическая модель каркасного соединения колонн и железобетонных балок SRCFCST, исследованная в данной статье, показана на Рисунке 1 [19].

Численный анализ выполняется ABAQUS, крупномасштабной универсальной программой нелинейного анализа методом конечных элементов; Создана конечно-элементная модель узлов каркаса.Элемент шестигранника с восемью шарнирами (C3D8R) используется для стальных труб и бетона, что позволяет добиться соответствия интегральных точек Гаусса требованиям, требуемым для точного интегрирования, и может быть проведен контроль песочных часов. Двустворчатый трехмерный элемент фермы (T3D2) используется для продольного армирования балки, колонны и обруча. Стальная труба и бетонные элементы разделены сеткой на правильный шестигранник. С учетом исследовательской направленности стыков решетка в центральной зоне стыков уплотнена.
Характеристики сцепления-проскальзывания между стальной трубой и бетоном, а также между арматурным стержнем и бетоном не учитываются в модели конечных элементов, а склеиваются напрямую, предполагая, что на их общей поверхности раздела происходит такое же смещение. Связь между стальной трубой и бетоном внутри и снаружи выполняется командой TIE; балки, колонны и обручи помещаются в бетон с помощью команды EMBEDED.
2.2.2. Граничные условия и режим нагрузки
Ограничения по вертикали, горизонтали и вращению накладываются на нижнюю часть колонны; горизонтальные и вращательные ограничения накладываются на верх колонны; затем фиксированная осевая сила N прикладывается к верхней части колонны для имитации вертикальных нагрузок; и циклические сосредоточенные нагрузки P или циклическое вертикальное смещение Δ с равной величиной и в противоположном направлении прикладываются к обоим концам балки для имитации горизонтального сейсмического воздействия (нагрузка используется до того, как продольная арматура поддастся, а нагрузка смещения используется после уступая).
3. Совместный модельный эксперимент и численное моделирование
3.1. Модельный эксперимент
3.1.1. Модель экспериментального соединения
В тестовой модели есть три группы образцов, т. Е. Неперфорированные образцы (Группа A), армированные перфорированные образцы (Группа B) и образцы с большими отверстиями (Группа C), и по два образца в каждой группе. всего шесть экз. Эти три группы различаются только способом открытия стальной трубы в местах соединения. Верхняя и нижняя продольные усиления каждого образца балки имеют размер 5B22 и расположены в два ряда: 3B25 для внешнего ряда и 2B25 для внутреннего ряда.Подробности следующие:
(1) Неперфорированный образец . Только одна продольная арматура в середине внешнего ряда проходит через небольшое круглое отверстие диаметром 26 мм в CST, а остальная часть проходит через внешнюю сторону стальной трубы, что аналогично неперфорации.
(2) Образцы с перфорацией для арматуры . Небольшие круглые отверстия диаметром 26 мм открываются на пересечении верхней и нижней продольных арматур балок со стальной трубой, и вся продольная арматура проходит через стальную трубку из этих отверстий.
(3) Образцы с большими отверстиями . Прямоугольное отверстие диаметром 166 мм и 72 мм открывается на пересечении верхнего и нижнего продольных усилителей балок со стальной трубой в колонне. Вся продольная арматура проходит через стальную трубку из большого отверстия, которое называется образцами с большим отверстием.
Поскольку эксперимент проводится для выяснения механизма разрушения соединений, образцы конструируются по принципу «слабые соединения — сильные элементы.Класс прочности бетона — C40, продольная арматура — арматурный стержень HRB335, обруч — арматурный стержень HPB235, а стальная труба в колонне сварена роликом из стали Q235. Размер, арматура и структура образцов показаны на рис. 2 и в таблице 1, а свойства материала показаны в таблицах 2 и 3.
9058 905 905 905 905 905 905
A8 @ 200 905 -1 300
№ образца. Колонна Балка
B × h (мм) Продольная арматура Стальная армированная D × т (мм) Обруч h × (мм) Продольная арматура Обвязка Обвязка в области сердцевины шва
A-1 300 × 300 16B12 200 × 7 × 300 10B22 A8 @ 200 A6 @ 50
A-2 300 × 300 16B12 200 × 7 A6 @ 50 280 × 300 10582 A8 @ 50
B-1 300 × 300 16B12 200 × 7 A6 @ 50 280 × 300 10B22 A8 @ 200 905 A8 @ 200 905 @ 50
B-2 300 × 300 16B12 200 × 7 A6 @ 50 280 × 300 10B22 A8 @ 200 A83 @ 50 300 × 300 16B12 200 × 7 A6 @ 50 280 × 300 10B22 A8 @ 200 A6 @ 50
C-2 16B12 200 × 7 A6 @ 50 280 × 300 10B22 A8 @ 200 A8 @ 50
Материалы и характеристики Предел текучести Предел прочности Модуль упругости
Стальная пластина 239.6 336,0 2,10 × 105
B22 353,8 568,3 2,11 × 105
B12 380,2 54582 905 82 380,2 54582 905 82 495,7 2,08 × 105
A6 330,8 512,6 2,06 × 105
9058 905 905 905 905 905 905 Кубическая прочность на сжатие Осевая прочность на сжатие Модуль упругости
C40 39.0 26,1 2,77 × 10 ⁴
3.1.2. Экспериментальное устройство, программа нагружения и точки измерения
Экспериментальное нагружающее устройство показано на рисунке 3. Заданная осевая сила в 1000 кН прикладывается к концу колонны и поддерживается постоянной, со степенью осевого сжатия около 0,3. Нижние циклические повторяющиеся сосредоточенные нагрузки прикладываются синхронно к концу балки. Первый и второй циклы нагружаются устройством управления нагрузкой, и значения нагрузки составляют 25% и 75% от расчетных предельных нагрузок секций балки, соответственно; моделируется напряжение суставов на этапе эксплуатации.Затем нагрузка контролируется смещением с контрольной точкой на конце балки и повторяется дважды при каждом уровне смещения, останавливая его, когда нагрузка на конце балки падает до 85% от максимальных нагрузок. Считается, что образец поддается текучести, когда прогибается арматура в балке. Программа нагружения показана на рисунке 4.

Датчики сопротивления наклеиваются на стальную арматуру, армированную в продольном и поперечном направлениях, на кольцевую арматуру, продольную арматуру балки-колонны и бетонную поверхность в диагональном направлении.Преобразователи смещения расположены на конце балки для расчета вращения пластикового шарнира. Датчики смещения расположены в диагональном направлении для измерения деформации сдвига в области сердечника. «Датчик смещения» используется для измерения деформации сдвига в стыке и вертикального смещения конца балки. Датчики смещения на концах балки и датчики давления соединены с самописцем X — Y для построения кривой нагрузки-смещения, чтобы контролировать весь процесс нагружения.
В режиме нагружения, показанном на рисунке 3, сердечник узла подвергается напряжению, как показано на рисунке 5. Согласно условию баланса напряжений в суставах и взаимному закону касательных напряжений, соотношение между расчетным значением горизонтальной поперечной силы V _j и торцевую нагрузку балки в центральной части соединения можно выразить следующей формулой [25]: где H _c — высота колонны, H _b — длина балка, h _b — высота секции балки, h _c — высота секции колонны, — эффективная высота секции балки и эффективная высота секции колонны, и P — торцевая нагрузка балки.

3.1.3. Полный процесс напряжений в образцах и механизм разрушения
Результаты эксперимента показывают, что все образцы подвержены сдвиговому разрушению в области совместной сердцевины и проходят три стадии всего процесса от нагрузки до разрушения: отсутствие трещин, растрескивание и разрушение.
(1) Стадия без трещин . При малых нагрузках как вертикальное смещение свободного конца балки, так и деформация сдвига области сердечника соединения очень малы, а нагрузка и деформация связаны прямо и линейно.Когда нагрузка достигает 25 кН, на балке, пересекающей колонну, появляется первая вертикальная трещина, но трещины нет в области активной зоны. Три группы суставных особей на этом этапе в основном одинаковы.
(2) Стадия крекинга . Когда нагрузка увеличивается примерно до 60 кН, первая диагональная трещина появляется в середине области сердечника стыка шириной примерно 0,5 мм. В настоящее время деформация стальной трубы и бетона в зоне стыка в основном одинакова; как вертикальное смещение конца балки, так и деформация сдвига площади сердечника очень малы; поперечная деформация обруча и стальной трубы в зоне стыка также очень мала; совместное усилие сдвига в основном воспринимается бетоном и армированной сталью.Нагрузки на растрескивание соединений с разными отверстиями примерно одинаковы по площади стыка, а нагрузка на растрескивание составляет около 40% от разрушающей нагрузки. Когда начальная трещина возникает в области стыка, трещина на балке увеличивается меньше. Когда нагрузка увеличивается до 120 кН, продольная арматура на конце балки, пересекающейся с колонной, поддается; смещение в это время составляет Δ y . Первая трещина в зоне ядра расширяется дальше; в то же время многие диагональные трещины образуют скопление поперечно-диагональных трещин.На данный момент показатели трех групп экземпляров примерно одинаковы.
(3) Стадия отказа . После того, как продольная арматура балки пересекается с текучестью колонны, управление перемещением принимается для нагружения. Когда смещение на свободном конце балки увеличивается до 2Δ y , в области сердцевины образуется основная диагональная трещина, которая в основном проникает в диагональном направлении. Область сердечника в основном находится в состоянии «полной трещины», и жесткость соединений значительно снижается.На этот раз показатели трех групп экземпляров различаются. Образцы группы А: когда смещение конца балки близко к 2Δ y , бетон на стороне стыка начал отслаиваться. Когда смещение достигает 2Δ y , пяльцы поддаются. Образцы групп B и C: когда смещение конца балки увеличивается до 2Δ y , обруч в области сердечника все еще не полностью поддается. Когда смещение достигает 3Δ y , все пяльцы в области соединения деформируются, и армированная сталь также деформируется, но несущая способность все еще может увеличиваться примерно на (10–20)%.Когда смещение образцов группы A увеличивается до 3Δ y , а смещение образцов групп B и C до 4Δ y , бетон на стороне области стыка серьезно трескается, пяльцы в области стыка подвергаются воздействию нагрузки, снижается до менее чем 85% от максимальных нагрузок, и образцы повреждаются.
3.2. Численное моделирование методом конечных элементов
Для исследования эффективности численной модели был проведен численный анализ методом конечных элементов для каркасных соединений эталонных образцов для экспериментов с низкой циклической нагрузкой SRCFCST.На основе экспериментальных данных свойств материала и вышеупомянутой основной модели кривые напряжения-деформации бетона при одноосном сжатии и растяжении показаны на рисунке 6, а кривые коэффициента повреждения бетона при сжатии показаны на рисунке 7. При расчете, фиксированная осевая сила Н, (1000 кН) прикладывается в верхней части колонны, а затем повторяющаяся сосредоточенная нагрузка P или повторяющееся вертикальное смещение Δ прикладывается к концу балки.Петли гистерезиса нагрузка-смещение могут отражать взаимосвязь между нагрузкой и деформацией соединения при циклических нагрузках, а также способность рассеивать энергию. Шесть образцов были созданы в ABAQUS и разделены на следующие три группы: группа без перфорации (группа A), группа образцов (группа B) и группа макропористых частиц (группа C). Эти группы различаются по типу полости перфорации на конце стальных труб. Разница между тремя группами заключалась только в форме отверстия на конце стальной трубы.При расчете сначала к верху колонны прикладывалась фиксированная осевая сила Н, (1000 кН), а затем пара возвратно-поступательных сосредоточенных нагрузок P или возвратно-поступательные вертикальные смещения Δ которых равное значение, но противоположное направление было приложено к оба конца балки. Из кривых петли гистерезиса «нагрузка-смещение» на конце балки можно отразить взаимосвязь между нагрузкой и деформацией соединения под возвратно-поступательной нагрузкой, а также способность рассеивать энергию.

На рис. 8 показано сравнение петель гистерезиса нагрузка-смещение между результатами FEA и результатами экспериментов, из чего следует, что результаты расчета методом конечных элементов для каждой группы образцов в основном совпадают с результатами эксперимента. В общем, гистерезисная кривая конечных элементов более полная, чем кривая испытания, что в основном вызвано тем, что трудно точно учесть раскрытие и закрытие трещин в бетоне, а также эффект сцепления-скольжения между стальным стержнем, стальным профилем и бетоном в расчет методом конечных элементов [26].Согласно результатам расчета методом конечных элементов для каждой группы, гистерезисные кривые образцов с перфорацией в арматуре более полные, чем у образцов без перфорации и образцов с большими отверстиями, что указывает на то, что образцы с перфорацией в арматуре обладают лучшими характеристиками деформации, пластичности и рассеивания энергии. , что согласуется с результатами эксперимента [19].
На рис. 9 показано сравнение каркасных кривых «нагрузка-смещение» между результатами FEA и результатами экспериментов, которое показывает, что результаты расчета методом конечных элементов хорошо совпадают с результатами эксперимента.Экспериментальное значение предельной несущей способности образцов групп A и B немного больше, чем результаты расчета методом конечных элементов, за исключением того, что экспериментальные значения двух образцов в группе C сильно различаются.
Таким образом, образец из группы B имеет лучший эффект. Основная причина заключается в том, что срезной штифт для железобетона проходит через небольшое отверстие, увеличивая эффект сцепления с бетоном, а бетон, входящий и выходящий из трубы, может работать вместе через небольшое отверстие, улучшая целостность бетона в центральной области.
4. Теоретический анализ несущей способности соединений на сдвиг
4.1. Механизм сдвига соединений
На рисунке 10 показан общий состав и эквивалент секции колонны SRCFCST. В отличие от колонн SRC с H-образной стальной, крестообразной стальной или прямоугольной стальной трубой, CST равномерно распределены по секции без определенного фланца и стенки. Кроме того, механические свойства бетона внутри и снаружи трубы различаются из-за различных ограничений.Для того чтобы легко понять механизм опоры на сдвиг в соединениях, в этой статье CST эквивалентен прямоугольной стальной трубе; соответствующий внутренний бетон внутри и снаружи трубы также находится в соответствующем диапазоне прямоугольного сечения.
На рисунке 11 показан эквивалентный принцип, согласно которому площади полки и стенки равны. Следует отметить, что фланец и стенка должны иметь разную толщину в прямоугольном стальном трубном сечении, чтобы удовлетворить принципу, поскольку высота двух частей не идентична.

Поскольку стальная труба, участвующая в сдвиге, в основном представляет собой часть на средней высоте площади сердечника соединения, в эквиваленте CST площадь фланца и площадь стенки прямоугольной стальной трубы равны, а высота прямоугольная стальная труба равна диаметру D стальной трубы. Площадь основного бетона равна площади бетона внутри стальной трубы. На основе принципа эквивалентности, приведенного выше, можно получить эквивалентную ширину прямоугольного сечения бетонной трубы внутри и снаружи, а также толщину фланца и стенки эквивалентной стальной трубы прямоугольного сечения.Отношение толщины к диаметру стальной трубы выражается как, где — толщина стенки CST, а затем где b _{cor, j} — эквивалентная ширина прямоугольного сечения бетона внутри трубы, b _{out, j} — эквивалентная ширина прямоугольного сечения бетона вне трубы, — толщина фланца эквивалентной стальной трубы прямоугольного сечения, — толщина стенки эквивалентной стальной трубы прямоугольного сечения, — ширина сечения колонны и — высота раздел столбца.
4.2. Расчет несущей способности соединений на сдвиг
В настоящее время не существует специальной методики для расчета несущей способности композитных соединений колонны SRCFCST с балкой железобетонного каркаса на сдвиг. Основываясь на соответствующих результатах экспериментального и численного анализа, из эквивалентности сечения колонны упомянутыми выше методами можно увидеть, что существует много общего в механизме сдвига между каркасными соединениями SRCFCST и прямоугольными или квадратными каркасными соединениями SRC [26-28 ].В этой статье несущая способность колонны SRCFCST разделена на четыре части, ссылаясь на метод расчета общих композитных соединений колонны-балки SRC, предложенный существующими нормами, правилами и соответствующими учеными, т.е. бетон вне трубы стыка, В _из; ② несущая способность на сдвиг, обеспечиваемая бетоном внутри трубы стыкового участка, V _cor; ③ несущая способность на сдвиг, обеспечиваемая обхватом стыка, V _sv; и — несущая способность на сдвиг, обеспечиваемая стенкой стального профиля в зоне соединения, V _w.Наложив четыре части выше, можно получить базовую формулу несущей способности на горизонтальный сдвиг V _j в общей площади сердечника следующим образом:
В соответствии с эквивалентностью сечения колонны SRCFCST и анализом механизма несущей способности на сдвиг, несущая способность на сдвиг обеспечивается каждой частью области соединения.
4.2.1. Несущая способность на сдвиг, обеспечиваемая наружной трубой бетона
Из-за сложного поведения бетона в конечном состоянии при растрескивании и перекрытии трудно точно рассчитать обеспечиваемую им несущую способность при сдвиге; а в случае сложных сил, полосатый бетонный наклонный стержень образуется в стыках [27].В связи с этим несущая способность бетона на сдвиг в зоне стыка рассчитывается по теории наклонного стержня. Механизм сдвига бетона за пределами трубы в области ядра стыка показан на рисунке 12 (а). Поскольку он не ограничен стальной трубой, его механизм напряжений аналогичен механизму напряжения стыковочного бетона в [26]. Формула для расчета несущей способности на сдвиг V _из, обеспечиваемой бетоном за пределами трубы, выглядит следующим образом: где — расчетная прочность бетона на сжатие, — это высота балки в области сердцевины стыка, а — высота наклонного бетона. штанга за пределами трубы.
4.2.2. Несущая способность на сдвиг, обеспечиваемая бетоном внутри трубы
Из-за ограничения стальной трубы прочность на сжатие бетона в области сердцевины стыка выше, чем у обычного бетона. Механизм сдвига показан на рисунке 12 (б). Что касается каркасных соединений SRC [28, 29], несущая способность на сдвиг V _cor, обеспечиваемая бетоном внутри трубы, все еще может быть рассчитана с помощью теории наклонного стержня. Формула расчета выглядит следующим образом: где — высота бетонного наклонного стержня в трубе, — наклон стержня, — прочность на сжатие ограниченного бетона в трубе.
Формулы для расчета угла наклона стержня и высоты бетонного наклонного стержня в трубах следующие [28]: где u — коэффициент осевого давления, N — расчетное значение осевой силы колонны, f _a — расчетное значение прочности на сжатие профильной стали, A _c — площадь бетонного профиля и A _s — площадь секции стальной трубы.
Прочность на сжатие ограниченного бетона в трубе может быть рассчитана в соответствии с техническим кодексом GB 50936-2014 для стальных трубчатых конструкций с бетонным заполнением [30]: где — коэффициент арматуры и оболочки, а B и C — коэффициенты. и рассчитывается по формулам, соответственно:
4.2.3. Несущая способность на сдвиг, обеспечиваемая Stirrup
С одной стороны, вклад обруча в области сердечника соединения в силу сдвига заключается в том, что он формирует рабочий механизм фермы с продольной арматурой балки-колонны и бетонным наклонным стержнем [28]. С другой стороны, обруч будет сдерживать бетон в области сердцевины, подавлять распространение трещин и деформацию сдвига в области сердцевины и, таким образом, увеличивать сдвигающую способность области соединения сердцевины [29]. Несущая способность при сдвиге V _sv, обеспечиваемая обручем, может быть рассчитана по следующей формуле: где — высота секции колонны после удаления толщины верхнего и нижнего защитных слоев, s — расстояние между кольцами сердечника. площадь, f _yv — это предел прочности пялец на разрыв, а A _sv — общая площадь пялец в том же участке площади сердечника.
4.2.4. Несущая способность на сдвиг, обеспечиваемая стальной трубкой
Испытание показывает, что стальная трубка всегда тянется в окружном направлении в течение всего процесса сдвига в области сердечника соединения и деформируется в случае разрушения; однако стальная труба, участвующая в сдвиге, в основном расположена в части на средней высоте области сердечника соединения. С учетом сдерживающего воздействия стальной трубы на бетон в трубе и эквивалентного состояния стальной трубы секционного профиля SRCFCST, метод расчета несущей способности на сдвиг может быть предоставлен путем обращения к каркасным соединениям SRC из сверхвысокопрочного бетона и общего Совместное полотно каркаса SRC [26, 28].Принимая во внимание влияние просверливания стальной трубы в месте соединения, несущая способность на сдвиг V _w, обеспечиваемая стальной трубой, может быть рассчитана по следующей формуле: где η — скорость отверстия стальная труба на стыке.
5. Анализ несущей способности шарниров на сдвиг
В таблице 4 показано сравнение значений испытаний, расчетных значений конечных элементов и теоретических расчетных значений несущей способности при сдвиге.Таблица показывает, что отношение расчетного значения конечных элементов к испытательному значению несущей способности на сдвиг составляет от 0,90 до 1,03, и оба они хорошо согласуются, что указывает на то, что численная модель, установленная для композитных соединений балок железобетонного каркаса SRCFCST, в основном разумна. .
55 905 905 905 905 905 905 905 905 905 905 905 905
Образец Экспериментальное значение (кН) FEM (кН)
1024,8 0,96
A2 1073,6 1024,8 0,96
B1 1172,1 B1 1172,1 1057,5
C1 1028,5 1059,8 1,03
C2 1119,2 формула 1059,8 0,95 0,95 В этой статье также спроектированы четыре соединения каркаса колонны из стали стальной трубы и железобетона по принципу «слабый узел и прочный компонент».«Марка бетона по прочности С40, продольная арматура — арматурный стержень HRB335, обвязка — арматурный стержень HPB235; стальная труба в колонне сварена роликом из стали Q235, высота колонны 3,6 м, длина балки 5,3 м; и другие основные параметры показаны в таблице 5. На рисунке 13 показана конструктивная схема SRCTJ1. По сравнению с шестью образцами в Группах A – C, вновь разработанные соединения имеют большие размеры, и, таким образом, их можно применять непосредственно для проектирования конструкции.
24
No образца. Колонна Балка
B × h (мм) Продольная арматура Стальная армированная D × т (мм) Хомут h x (мм) Продольная арматура Обвязка Обвязка в области сердечника стыка
SRCTJ1 500 × 500 16B12 1005 × 8 905 20B30 A8 @ 150 A8 @ 100
SRCTJ2 600 × 600 16B14 450 × 8 A8 @ 100 500 × 700 A8 @ 100
SRCTJ3 700 × 700 20B16 550 × 8 A10 @ 100 600 × 800 24B32 A10 @ 150 A10 @ 100
SRCTJ4 800 × 800 20B18 650 × 8 A10 @ 100 700 × 900 24B40 A10 @ 150
80 905 905 905 905 905 905

Численная модель каркасных соединений SRCFCST и приведенные выше формулы для расчета несущей способности на сдвиг используются для расчета несущей способности испытательных соединений на сдвиг.На рис. 14 показаны кривые «нагрузка-смещение» и каркасные кривые петель гистерезиса вновь разработанных соединений SRCFCST. В таблице 6 показано сравнение значений испытаний, расчетных значений конечных элементов и теоретических расчетных значений несущей способности на сдвиг.
905 905 905 905 905 905
Образец FEM (кН) Теоретический расчет (кН)
А1 /8 1040,88 1,02
B1 / B2 1057,5 1040,39 0,98
C1 / C2 1059,8 1.01
SRCTJ2 4023.6 4079.85 1.01
SRCTJ3 5231.77 5501.23 1.05
SRCTJ4 6572,45 7003,46 0,94
В соответствии с приведенной выше теоретической формулой соотношение между расчетным значением 0,94 и FEM также равно 1,04. указывает на то, что теоретические формулы имеют хорошую точность расчета и являются эффективными и выполнимыми для расчета несущей способности на сдвиг композитных соединений колонны SRCFCST и балок железобетонного каркаса.
Следует отметить, что расчетные значения метода конечных элементов и теоретическая формула, приведенная в таблице 6, получены путем измерения прочности бетона и стали; однако при инженерном проектировании предлагается, чтобы расчет основывался на расчетной прочности материала, чтобы сохранить достаточный запас прочности для реальной конструкции [31].
6. Заключение
(1) Создана численная модель конечных элементов для моделирования механического поведения соединений каркаса железобетонной балки SRCFCST.Результаты FEA хорошо совпадают с существующими результатами испытаний, которые могут служить ориентиром для нелинейного анализа подобных соединений. (2) Из-за равномерного распределения круглой стали, армированной по сечению, и без определенных фланцев и стенок, механизм сдвига Соединения анализируются на основе эквивалента CST для прямоугольной стальной трубы. (3) Метод расчета несущей способности на сдвиг области сердечника соединения, наложенной на четыре части бетонной внутренней трубы, бетонной внешней трубы, обручей и армированной сталью стенки. предлагается; и установлены соответствующие формулы для расчета несущей способности при сдвиге.Расчетные результаты по формулам хорошо совпадают с существующими результатами испытаний.
Доступность данных
Данные, использованные для подтверждения результатов этого исследования, включены в статью.
Конфликт интересов
Авторы заявили об отсутствии потенциальных конфликтов интересов в отношении исследования, авторства и / или публикации этой статьи.
Благодарности
Авторы раскрыли получение следующей финансовой поддержки для исследования, авторства и / или публикации этой статьи: это исследование было поддержано Национальной программой ключевых исследований и разработок Китая (2016YFC0802205) и Национальной программой естественных наук Фонды (51778532).
Экспериментальное исследование несущей способности железобетонной балки действующего причала с высокими сваями в условиях воздействия окружающей среды | Международная конференция по океанологии и полярной инженерии
РЕФЕРАТ
Изучается поведение при изгибе шести железобетонных балок и влияние прототипов элементов на несущую способность в агрессивной среде. Вынимается корродированная арматура компонентов прототипа. Механические свойства корродированной арматуры исследуют испытанием на растяжение.На основании экспериментальных данных сделан вывод, что сильно корродированный железобетон не соответствовал предположению о плоском сечении и существовало явление гистерезиса деформации. Коррозия стальных стержней была серьезной, механические свойства стали ухудшились, что привело к окончательному разрушению балок и стальных стержней. По мере того, как коррозионное повреждение арматуры увеличивается, предел текучести, предел прочности и предельная деформация ухудшаются. И платформа доходности явно исчезает.Это исследование может служить справочным материалом для оценки механических свойств арматуры с естественной коррозией и несущей способности действующей причала с высокими сваями.
ВВЕДЕНИЕ
Железобетонная конструкция является основным несущим элементом причала. Ухудшение механических свойств корродированной арматуры, вызванное карбонизацией бетона и эрозией хлорид-ионов, является основной причиной ухудшения несущей способности железобетонных конструкций. Поэтому крайне важно полностью понимать изменения механических свойств арматуры после коррозии, чтобы оценить закон уменьшения и деградации несущей способности железобетонных конструкций.
Механические свойства корродированной арматуры изучались многими учеными. Был предложен ряд моделей разрушения механических свойств корродированного арматурного стержня, таких как предел текучести, предел прочности и удлинение (Hui и др. , 1997; Zhang и др. , 2008; Wu and Yuan 2008). Альмусаллам (2011) получил корродированную арматуру с помощью электрохимически ускоренной коррозии. Ван (2003) полагал, что механические свойства корродированной арматуры будут ухудшаться с увеличением скорости коррозии арматуры в результате испытания на растяжение арматуры в железобетонных элементах, которые подвергались коррозии в атмосферной среде более 20 лет.Апостолопулос и Пападакис (2008) получили корродированный арматурный стержень с помощью испытания в солевом тумане, и скорость коррозии контролировалась разным временем воздействия. Жу и Франсуа (2014) представили результаты экспериментов на сильно корродированной балке, подвергнутой воздействию хлоридной среды в течение 26 лет, чтобы оценить остаточные характеристики балок, подвергшихся длительной коррозии. Коррозия арматуры снижает несущую способность, рассеивание энергии и пластичность железобетонных элементов. Канчана Деви и др. (2017) протестировали и оценили предельную нагрузку арматуры железобетонных балок в условиях коррозии 10%, 25% и 30%.
Навигация по записям
Материал пгс что такое: Песчано-гравийная смесь – виды, отличия и сфера использования
Формула кубатуры: Расчет квадратуры и кубатуры пиломатериала
Добавить комментарий Отменить ответ
Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *
Комментарий *
Имя *
Email *
Сайт

Рубрики
Блок
Дверные перемычки
Колонна
Несущие колонны
Перемычка
Плита
Разное
Раствор
Ригель
Строительные блоки
Строительные плиты
Строительные растворы
Строительные ригели
Уроки строительства

2019 © Все права защищены.