Механическое муфтовое соединение стержневой арматуры встык (опрессовка муфтой)
При быстрорастущих объемах применения монолитного железобетона в строительстве (гражданском, промышленном, специальном, объектов атомной энергетики, мостостроении) приоритетом при выборе технологии возведения арматурных каркасов является не стоимость изготовления, а эксплуатационная безопасность сооружения в течение всего проектного срока службы.
Из мировой практики известно, что один доллар, вложенный в повышение долговечности сооружения дает более ста долларов отдачи в эксплуатации.
Известно, что арматурные работы составляют по трудозатратам и продолжительности по времени основную часть стоимости сооружения по сравнению с бетонными и опалубочными работами.
Мировым опытом общепризнано, что сварные соединения, как способ равнопрочного стыкования строительной арматуры, не имеют перспектив. Опыт возведения арматурных каркасов монолитных сооружений однозначно определяет как наиболее рациональные, экономически целесообразные и гарантирующие эксплуатационную надежность технологии – муфтовые механические соединения стержневой арматуры: обжимные; резьбовые, винтовые с стопорными гайками и болтовые.
Мировой опыт (7, 8, 9, 10, 11,14) рекомендует для обеспечения арматурных работ при новом строительстве, ремонте и реконструкции сооружений применение разнообразных муфтовых соединений арматуры: обжимных, резьбовых, болтовых.
Таким образом, обжимные соединения, муфты с конической и/или параллельной резьбой, и болтовые муфты образуют функционально полный набор способов стыкования строительной арматуры, позволяющий решить любую конструкторскую и строительную задачу независимо от сложности и размеров возводимого, или реконструируемого объекта.
Продолжается дальнейшее технологическое совершенствование муфтовых механических соединений, например, обжимные муфтовые соединения развились в комбинированные муфтовые, т.
е. в обжимные с резьбовой вставкой, изготавливаемые на высокопроизводительном оборудовании непосредственно на стройплощадке.Механические соединения стержневой арматуры встык опрессовкой муфты (Repair Splicing System)
Механические соединения стержневой арматуры встык опрессовкой муфты (Repair Splicing System) представляют на мировом рынке ряд ведущих фирм: Bar Splice Products, Inc; Dextra Manufacturing Co., Ltd.; CASTL—MBA (BSG coupler system). Эти бренды представлены в десятках стран мира и остаются ведущими способами механического соединения арматуры периодического профиля встык, как одинакового, так и различного диаметра. Метод применим для соединения арматуры в диапазоне диаметров от 10 до 57 мм. Применяемые переносные прессы представлены в номенклатурном ряде, используются и стационарные прессы.
Обжимные соединения арматуры получают многократным последовательным, либо однократным обжатием переносным гидравлическим прессом арматуры в стальной муфте.
С целью повышения эффективности технологии применяют стационарные прессы (расположенные на строительной площадке) для предварительной опрессовки однократным обжатием соединительных муфт с двух сторон арматуры диаметром из ряда Ø 10-57 мм на 1/2 длины соединительной муфты. Возможно также получение соединения деформированием муфты посредством ее протяжки (технология «FLIMU», DYWIDAG).
Экспертные оценки (4, 10, 11, 14) характеристик различных способов механических соединений строительной арматуры по основным параметрам: габариты стандартного соединения; стоимость; прочность; возможность укрупнения стержней арматуры; квалификация персонала; скорость подготовки соединения; объем контроля; вариативность исполнения; стойкость соединения к динамическим нагрузкам; необходимость вспомогательного оборудования; зависимость от параметров арматуры; наличие ограничений (среднее значение по 10-бальной шкале): обжимные муфты-7,75; болтовые муфты,-7,67; винтовые муфты с стопорными гайками,-8,42; резьбовые муфты с конусной резьбой,-8,66-9; резьбовые муфты с параллельной резьбой,-9,17; комбинированные муфты (предварительно обжатые с резьбовой вставкой), -8,5.
По совокупности существенных признаков обжимные муфтовые соединения находятся в одном ряду с резьбовыми муфтовыми соединениями различного типа.
В российских условиях актуально продолжить развитие технологии производства обжимных муфтовых соединений арматуры.
Предстоит развить опыт ОАО «Мостотрест» (17) по применению механического стыкования стержневой арматуры обжимными муфтами с соединительными элементами на резьбе.Из механических соединений наибольшее применение в России нашли только обжимные муфтовые соединения. Также, представлены и сертифицированы в России соединения муфтами с параллельной и конусной резьбой; соединения арматуры винтового профиля винтовыми муфтами со стопорными гайками; болтовые муфты, которые не нашли широкого применения вследствие ограниченности российского оборудования в этой области и высокой стоимости импортного оборудования и муфт.Кроме того, разнообразие отечественных арматурных сталей по способам заводского изготовления и виду периодического профиля определяет особый подход к использованию муфтовых резьбовых соединений (15,16). Известна прямая зависимость прочностных и деформационных показателей резьбового соединения от длины свинчивания и механических характеристик соединяемых элементов; поставлена задача создания унифицированного типа муфт при использовании для всех широко распространенных классов арматуры периодического профиля (15).
Российские стандарты (1, 2, 3) на применение механических соединений стержневой арматуры распространяются на опрессованные соединения металлической стержневой арматуры с периодическим профилем железобетонных конструкций зданий и сооружений различного назначения и любой степени ответственности, воспринимающих постоянные, временные и особые нагрузки (взрывные, сейсмические и др.
) в климатических районах с расчетной температурой до минус 55°С, в районах с сейсмичностью до 9 баллов.
Правильный выбор соответствующих способов изготовления механических муфтовых соединений арматуры,-гарантия эксплуатационной безопасности в течение проектного срока службы объекта.
Одно из ведущих российских предприятий в области обжимных муфтовых технологий, уже более семи лет, ЗАО «Энерпром» (г. Иркутск).
Выполненные проекты с применением гидравлического оборудования «Энерпром» для механического соединения стержневой арматуры встык опрессовкой муфт:
- Строительство стадиона «Фишт» в г. Сочи
- Строительство моста через бухту Золотой Рог
- Строительство нового вокзала в г.Адлер
- Строительство моста через Москву реку, г. Москва, Зарядье
- Около 43 объектов в России и Р. Казахстан.
Библиография
- СТО НОСТРОЙ 143-2014.
«Соединения металлической стержневой арматуры методом механической опрессовки. Правила и контроль выполнения, требования к результатам работ». - СТО СРО-С 60542960 00011-2012. «Требования к механическим соединениям арматуры железобетонных конструкций, предусмотренных рабочей документацией, при выполнении работ по строительству, реконструкции и капитальному ремонту ОИАЭ».
- ГОСТ 10922-2012 «Арматурные и закладные изделия, их сварные, вязаные и механические соединения для железобетонных конструкций. Общие технические условия».
- Рябов А.Б.Опыт применения механических муфтовых соединений арматуры и обоснование эффективности их применения. Санкт-Петербург. 2008.
- ТУ 4842-026-77625325-2009, с изм. №1 от 2011г. Соединения механические опрессованные арматурного проката для железобетонных конструкций. Держатель подлинника ЗАО «Энерпром»
- Протокол испытаний №21 от 27 июля 2009 г «ЦНИИС-ТЕСТ». Испытания на выносливость при растяжении соединений арматуры периодического профиля (Ø 25 и 32 мм), опрессованных с гарантией выносливости (соединения ЗАО «Энерпром»).
- Bar Splice Products, Inc.
- Dextra Manufacturing Co., Ltd.
- CASTL- MBA (BSG coupler system).
- RESEARCH REPORT: R 25011 (CS1 #03 21 00). BASED UPON ICC EVALUATION SERVICE. REPORT NO. ESR—2299. REEVALUATION DUE DATE: August 1, 2018 Issued Date: August 1, 2016 Code: 2014 LABC.BarSplice Products, Inc.
- ICC-ES Evalution Report ESR-2299, July 2015. www. icc-es.org. Report Holder BarSplice Products, Inc.
- Толеугали Н. Д.Санкт-Петербургский политехнический университет Петра Великого. Оценка технологий возведения арматурных каркасов высотных монолитных конструкций // Молодой ученый. — 2015. — №24. — С. 223-227.
- Клименов В.А., Овчинников А.А., Осипов С.П., Устинов А.М., Штейн А.М., Данильсон А.И. Исследование и неразрушающий контроль при разработке новых строительных конструкций. Томский государственный архитектурно-строительный университет. Национальный исследовательский Томский политехнический университет. 2015.
- INVESTIGATION OF THE BEHAVIOR OF OFFSET MECHANICAL SPLICES. UniversityofSouthCarolina, 2005
- Клочанов И.Е. ВЛИЯНИЕ МЕХАНИЧЕСКИХ СВОЙСТВ МАТЕРИАЛОВ МУФТОВЫХ СОЕДИНЕНИЙ АРМАТУРЫ // Современные проблемы науки и образования. – 2014. – № 2.
- Дъячков В.В. Свойства и особенности применения в железобетонных конструкциях резьбовых и опрессованных механических соединений: Автореф. дис. канд. техн. наук. – Загорские Дали, 2009. –76 с
- ОАО «Мостотрест». «Федеральный строительный рынок» № 91. Рубрика: Транспортное строительство.30.04.2011
- Российские производители обжимных муфтовых соединений стержневой арматуры: ЗАО «Энерпром», ОАО «Мостотрест», ГК «Промстройконтракт», ООО «Спрут», ООО «Следящие тест-системы», ООО «УК «Уралэнергострой».
«Соединения металлической стержневой арматуры методом механической опрессовки. Правила и контроль выполнения, требования к результатам работ».
2015.
СОЕДИНЕНИЕ АРМАТУРЫ БЕЗ СВАРКИ — PDF Free Download
СОЕДИНЕНИЕ АРМАТУРЫ БЕЗ СВАРКИ
СОЕДИНЕНИЕ АРМАТУРЫ БЕЗ СВАРКИ Снижение расходов на стыковку арматуры Ускорение сроков сдачи объектов в 3 5 раз Муфтовые соединения это система соединений, обеспечивающая надежное равнопрочное соединение
ПодробнееСОЕДИНЕНИЕ АРМАТУРЫ БЕЗ СВАРКИ
СОЕДИНЕНИЕ АРМАТУРЫ БЕЗ СВАРКИ Снижение расходов на стыковку арматуры Ускорение сроков сдачи объектов в 3 5 раз Муфтовые соединения это система соединений, обеспечивающая надежное равнопрочное соединение
ПодробнееСОЕДИНЕНИЕ АРМАТУРЫ БЕЗ СВАРКИ
СОЕДИНЕНИЕ АРМАТУРЫ БЕЗ СВАРКИ Снижение расходов на стыковку арматуры Ускорение сроков сдачи объектов в 3 5 раз Муфтовые соединения это система соединений, обеспечивающая надежное равнопрочное соединение
ПодробнееВ В Е Д Е Н И Е.
.. 5http://library.bntu.by/setkov-v-i-stroitelnye-konstrukcii-raschet-i-proektirovanie П Р Е Д И С Л О В И Е з В В Е Д Е Н И Е… 5 1. О Б Щ И Е П О Л О Ж Е Н И Я 7 1.1. Классификация строительных конструкций…
ПодробнееЖелезобетонные стеновые панели.
Железобетонные стеновые панели. Стеновые панели изготавливаются двух типов: трехслойные (REI 120) с гибкими связями, состоящими из двух железобетонных слоев, соединенных между собой гибкими связями и утеплителем
ПодробнееСВАИ ЗАБИВНЫЕ ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫЕ
ГОСУДАРСТВЕННЫЕ СТАНДАРТЫ СОЮЗА ССР СВАИ ЗАБИВНЫЕ ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫЕ СВАИ ПОЛЫЕ КРУГЛОГО СЕЧЕНИЯ И СВАИОБОЛОЧКИ ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫЕ ЦЕЛЬНЫЕ С НЕНАПРЯГАЕМОЙ АРМАТУРОЙ КОНСТРУКЦИЯ И РАЗМЕРЫ ГОСТ 19804.583 ИЗДАТЕЛЬСТВО
ПодробнееАРХИТЕКТУРА И СТРОИТЕЛЬСТВО
АРХИТЕКТУРА И СТРОИТЕЛЬСТВО УДК 69.
58:728.48 Н.Н. Алешин, Д.Н. Алешин, А.В. Колесников Сибирский государственный индустриальный университет ОЦЕНКА ТЕХНИЧЕСКОГО СОСТОЯНИЯ СТРОИТЕЛЬНЫХ КОНСТРУКЦИЙ ОБЩЕСТВЕННОГО
СВАИ ЗАБИВНЫЕ ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫЕ
ГОСУДАРСТВЕННЫЕ СТАНДАРТЫ СОЮЗА ССР СВАИ ЗАБИВНЫЕ ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫЕ СВАИ ПОЛЫЕ КРУГЛОГО СЕЧЕНИЯ И СВАИОБОЛОЧКИ ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫЕ ЦЕЛЬНЫЕ С НЕНАПРЯГАЕМОЙ АРМАТУРОЙ КОНСТРУКЦИЯ И РАЗМЕРЫ ГОСТ 19804.583 ИЗДАТЕЛЬСТВО
Подробнее11 РАСЧЁТ СЖАТЫХ ЭЛЕМЕНТОВ
11 РАСЧЁТ СЖАТЫХ ЭЛЕМЕНТОВ 11.1 Общие сведения К сжатым элементам относят: колонны; верхние пояса ферм, загруженные по узлам, восходящие раскосы и стойки решетки ферм; элементы оболочек; элементы фундамента;
ПодробнееСВАИ ЗАБИВНЫЕ ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫЕ
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ СТАНДАРТ СОЮЗА ССР СВАИ ЗАБИВНЫЕ ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫЕ СВАИ-КОЛОННЫ ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫЕ ДВУХКОНСОЛЬНЫЕ ДЛЯ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫХ ЗДАНИЙ КОНСТРУКЦИЯ И РАЗМЕРЫ ГОСТ 19804.
7-83 ИЗДАТЕЛЬСТВО СТАНДАРТОВ
Рисунок 1. Разрушение колонн и ригелей
УДК624.016.5 К ВОПРОСУ ОБ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЯХ СЕЙСМОСТОЙКИХ КОНСТРУКЦИЙ Магомадова М.А., КазНТУ, гр. РПЗС-09.1р. Бубнович Э.В., к.т.н., доцент, КазНТУ Рассматриваются экспериментальные исследования
ПодробнееНормативные требования по применению 1
Обзор нормативных документов и требований по применению керамических крупноформатных камней в каменных конструкциях зданий с несущими стенами из кирпича и каменных кладок Классификация кирпича и камня
Подробнее3 Материал -Арматура
3 Материал -Арматура Арматура — гибкие или жѐсткие стержни, преимущественно из стали, размещѐнные в массе бетона в соответствии с эпюрами изгибающих моментов, поперечными и продольными силами, действующими
ПодробнееСодержание 2 стр.
Рабочие чертежиСерия 1.020-1/87 Конструкции каркаса межвидового применения для многоэтажных общественных зданий, производственных и вспомогательных зданий промышленных предприятий. Выпуск 2-10 Колонны для зданий с высотой
ПодробнееЭлементысборного железобетонногокаркаса
Элементысборного железобетонногокаркаса 19 ЖБколонны Нормальныесеченияколонн Назначениеразмеровколонн При назначении размеров нормального сечения колонн учитывают условия опирания на них других элементов
ПодробнееСВАИ ЗАБИВНЫЕ ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫЕ
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ СТАНДАРТ СОЮЗА ССР СВАИ ЗАБИВНЫЕ ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫЕ СВАИ ЗАБИВНЫЕ ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫЕ ЦЕЛЬНЫЕ СПЛОШНОГО КВАДРАТНОГО СЕЧЕНИЯ С ПОПЕРЕЧНЫМ АРМИРОВАНИЕМ СТВОЛА С НАПРЯГАЕМОЙ АРМАТУРОЙ КОНСТРУКЦИЯ И
ПодробнееНАГРУЗКИ И ВОЗДЕЙСТВИЯ
СОДЕРЖАНИЕ Введение.
. 9 Глава 1. НАГРУЗКИ И ВОЗДЕЙСТВИЯ 15 1.1. Классификация нагрузок…….. 15 1.2. Комбинации (сочетания) нагрузок….. 17 1.3. Определение расчетных нагрузок.. 18 1.3.1. Постоянные
КОЛОННА 11/2013 ЭЛЕМЕНТ КАРКАСА
11/2013 ЭЛЕМЕНТ КАРКАСА OÜ TMB Element изготавливает элементы каркаса под наименованием изделия «колонна» исходя из требований стандартов EVS-EN 13225 «Сборные железобетонные изделия. Линеарные конструктивные
ПодробнееПродукция из композитных материалов.
Продукция из композитных материалов. Стеклопластиковая, базальтопластиковая, песчаная, гладкая арматура и сетка. Гибкие связи. Г. Челябинск 2018 год компания «БАЗАЛЬТ-УРАЛ» Стеклопластиковая арматура Стеклопластиковая
ПодробнееПрочность сварных соединений при динамических нагрузках
Однако при использовании результатов таких испытаний следует иметь в виду, что они не всегда в полной мере отражают реальные условия работы конструкций, в связи с чем критерии прочности сварных соединений при динамической нагрузке в ряде случаев окончательно еще не установлены.
[c.61]Все сказанное свидетельствует о большой сложности установления критерия прочности сварных соединений при динамической нагрузке. [c.62]
Для стыковых швов в подавляющем большинстве случаев должны быть обеспечены полный провар соединяемых элементов и форма усиления с плавным переходом от основного металла к металлу шва. Наличие плавного перехода от шва к основному металлу положительно сказывается на прочности сварного соединения при динамических нагрузках, изгибе и технологических операциях, связанных с вальцовкой и правкой. Для угловых швов необходимо выдерживать определенные расчетом размеры шва или минимальные размеры, назначаемые по технологическим соображениям. При назначении минимального сечения углового шва по технологическим соображениям исходят из возможности качественного вьшолнения такого шва в производственных условиях. Если сечение шва, определяемое по расчету, меньше сечения шва, назначаемого по технологическим соображениям, то оно должно быть доведено до величины последнего.
Оптимальной считается вогнутая (рис. 5-1, а) или нормальная форма поверхности углового шва (рис. 5-1, б) с плавным переходом к основному металлу.
[c.173]При механических испытаниях определяется прочность сварных соединений при статических (растягивающих или сжимающих) и динамических (ударных или вибрационных) нагрузках. [c.692]
Навроцкий Д. И. Сравнение прочности сварных и клепанных соединений при динамических нагрузках. Судостроение , [c.301]
Форма сварного соединения имеет особенно большое значение для прочности сварных конструкций, воспринимающих динамическую нагрузку, а также для конструкций, работа которых происходит в условиях низких температур, при которых даже первоначально пластичный материал может потерять свои пластические свойства и перейти в хрупкое состояние. [c.13]
Для выявления влияния обработки поверхности швов, которая иногда предлагается как средство повышения прочности сварных стыковых соединений при динамической нагрузке, были проведены дополнительные испытания сварных стыковых соединений с обработанной поверхностью швов.
[c.74]
Стыковые соединения элементов плоских и пространственных заготовок наиболее распространены. Соединения имеют высокую прочность при статических и динамических нагрузках. Их выполняют практически всеми видами сварки плавлением и многими видами сварки давлением. Некоторая сложность применения сварки с повышенной тепловой мощностью (автоматической под флюсом, плазменной струей) связана с формированием корня шва. В этом случае для устранения сквозного прожога при конструировании соединений необходимо предусматривать съемные или остающиеся подкладки. Другой путь — применение двусторонней сварки, однако при этом необходимы кантовка заготовки и свободный подход к корневой части сварного соединения. При сварке элементов различных толщин кромку более толстого элемента выполняют со скосом для уравновешивания [c.289]
Применение качественных электродов необходимо для изготовления конструкций, подвергающихся динамической нагрузке, и для сварки конструкций, работающих в условиях высоких давлений и температур или корродирующей среды.
Для дуговой сварки конструкционных и теплоустойчивых сталей применяют электроды согласно ГОСТ 9467—60, в котором для каждого типа электродов регламентированы механические свойства металла шва и сварного соединения. При проектировании конструкций достаточно указать принятый тип электрода, чтобы гарантировать необходимую прочность. При изготовлении сварных изделий можно применять электроды разных марок при условии, что они соответствуют заданному типу согласно стандарту.
[c.264]Стыковые соединения (встык). Этот тип соединения элементов плоских и пространственных заготовок и узлов является наиболее распространенным. Соединения имеют высокую прочность при статических и динамических нагрузках. Их выполняют практически всеми способами сварки плавлением и многими способами сварки давлением. Некоторая сложность применения способов сварки с повышенной тепловой мощностью (автоматической под флюсом, плазменной струей) связана с формированием корня шва. В этом случае для устранения сквозного прожога при конструировании соединений необходимо предусматривать съемные или остающиеся подкладки.
Другой путь — применение двусторонней сварки, однако при этом необходимы кантовка заготовки и свободный подход к корневой части сварного соединения. При сварке встык элементов различных толщин кромку более толстого элемента выполняют со скосом для уравнивания толщин, что обеспечивает одинаковый нагрев кромок и исключает прожоги в более тонком элементе. Кроме того, такая форма соединения работоспособнее вследствие равномерного распределения деформаций и напряжений.
[c.373]
Непровары являются опасными дефектами, так как снижают статическую и динамическую прочность сварных соединений. По данным проф. Г. А. Николаева, в стыковых швах конструкций работающих при статической нагрузке, глубина непроваров не должна превышать 10—15% толщины металла, а при динамической нагрузке — 5%. [c.334]
Обычно рассматривается поперечное сечение шва н его размеры, которые указаны на рис. Х.4. Площади Ра и Рпр являются условными, так как металл шва образуется кристаллизацией расплавленного металла единой сварочной ванны.
Размеры и форма сварного шва оказывают большое влияние на его стойкость против возникновения кристаллизационных трещин, на вероятность появления в шве дефектов и прочность сварного соединения, особенно при динамических нагрузках (см. главы П, IV). Например, при коэффициенте формы провара г з = Ь//х=1,3—6 вероятность образования в шве кристаллиза-
[c.292]
Точечные и роликовые сварные соединения во многих конструкциях, например автомобилях, судах, самолетах и т. п., кроме статических нагрузок, испытывают значительные динамические (переменные) нагрузки. При динамических нагрузках на прочность оказывают большое влияние факторы, которые при статических нагрузках проявляются незначительно. [c.202]
Все больше внимания уделяют повышению прочности сварных конструкций, работающих при динамических и, в частности, переменных нагрузках, в условиях низкой и нормальной частоты, различных сред. Главное внимание уделяют повышению прочности сварных соединений и конструкций, работающих при переменных нагрузках определение методов термообработки, повышающих предел текучести материала устранение концентраторов при проектировании, путем технологической обработки — приданием рациональных очертаний швам в ЦНИИТМАШ, ИЭС им.
Е. О. Патона разработаны различные методы механической поверхностной обработки сварных соединений (дробью, пучком проволок, взрывом и т. д.), повышающие предел выносливости сварных соединений при дуговой сварке в 2 раза, при точечной — более чем в 3 раза.
[c.15]
Влияние дефектов на работоспособность сварных соединений определяется многими конструктивными и эксплуатационными факторами. Так, например, при статической нагрузке и пластичном материале влияние размера непровара на потерю прочности примерно пропорционально относительному размеру этого непровара или его площади. При малопластичном материале, а также при динамической или вибрационной нагрузке влияние дефектов усиливается. [c.342]
Механические испытания разделяют на три вида статические, когда нагрузка на испытываемый образец возрастает плавно динамические, когда нагрузка прилагается мгновенно, ударом и усталостные, когда к испытываемому образцу прилагают переменные по величине или по направлению усилия (циклическая нагрузка).
Испытания производят на стандартных образцах, которые вырезают непосредственно из контролируемой сварной конструкции или из специально сваренных в таких же условиях контрольных образцов. Виды испытаний, методика их проведения, форма образцов определены государственными стандартами. В результате испытаний определяют предел прочности, относительное удлинение, угол загиба, ударную вязкость, твердость, усталостную прочность и другие показатели механических свойств металла сварного соединения. Некоторые ответственные сварные конструкции испытывают на конструктивную прочность, прилагая к ним нагрузки, превышающие эксплуатационные, и определяя, при какой нагрузке конструкция разрушается. Например, сварные емкости разрушают внутренним давлением жидкости — производят гидроиспытания. По результатам таких испытаний одного-двух изделий судят о необходимости доработки конструкции или технологий ее изготовления.
[c.36]Условия испытаний различаются по виду нагружения (например, испытания на растяжение, изгиб, сплющивание) и по характеру нагрузки (статические, динамические, усталостные).
Стандартные образцы могут в зависимости от целей испытаний вырезаться из различных зон соединения, например при испытании на растяжение — из наплавленного металла (вдоль шва) или поперек шва через все зоны сварного соединения. Если необходимо определить прочность той или иной зоны, то сечение образца в этой зоне ослабляют. Достаточ-
[c.342]
Результаты исследования показывают, что при статической нагрузке для пластичных материалов влияние величины непровара на уменьшение прочности прямо пропорционально относительной глубине непровара или его площади. Для малопластичных и высокопрочных материалов, а также при динамической или вибрационной нагрузках пропорциональность между потерей работоспособности и величиной дефекта нарушается. Непровар оказывает большое влияние на ударную прочность металла сварных швов. По данным Института электросварки им. Е. О. Патона непровар в 10 % толщины сварного соединения может на 50 % снизить усталостную прочность, а непровар в 40—50 % снижает пределы выносливости стали в 2,5 раза.
[c.242]
При точечной сварке, особенно когда соединение является ответственным и работает под динамической нагрузкой, очень важно выдержать постоянство размеров каждой точки. Это может быть достигнуто только при выборе наилучших технологических показателей режима точечной сварки. При изменении этих показателей прочность сварной точки изменяется. [c.51]
Опыт эксплуатации сварных конструкций показывает, что технологические дефекты могут существенно снижать работоспособность сварных соединений.. В конструкциях, работающих в условиях статического нагружения, дефекты нередко становятся очагами хрупких трещин, возникающих при низких уровнях рабочих напряжений (сТраз переменных нагрузках, они снижают предел выносливости сварных соединений. Механизм влияния дефектов на прочность в обоих случаях различен, в связи с чем влияние дефектов на прочность в условиях статического и динамического нагружения рассмотрено отдельно. [c.277]
Установлено, что выпуклость шва не снижает статической прочности, однако очень влияет на вибрационную прочность.
Чем больше выпуклость шва и, следовательно, меньше угол перехода от основного металла к наплавленному, тем сильнее оно снижает предел выносливости. Таким образом, чрезмерная выпуклость шва может свести к нулю все преимущества, полученные от оптимизации технологического процесса по улучшению качества сварных соединений, работающих при вибрационных, динамических и повторно-статических нагрузках.
[c.246]
Сварные соединения по прочности, как правило, не уступают прочности того металла, из которого сделаны изделия. Сварные конструкции хорошо работают при знакопеременных и динамических нагрузках, при высоких температурах и давлениях. [c.4]
Сваркой можно получить сварное соединение прочностью выше основного металла. Поэтому сварку широко применяют при изготовлении весьма ответственных конструкций, работающих при высоких давлениях и температурах, а также при динамических (ударных) нагрузках — паровых котлов высокого давления, мостов, самолетов, гидросооружений, арматуры железобетонных конструкций и др.
[c.10]
Незаделанные кратеры. Незаделанные кратеры получаются в результате небрежного и неумелого выполнения сварки. В месте кратера толщина шва резко уменьшается, что вызывает понижение прочности сварного соединения. При действии динамической нагрузки разрушение шва почти всегда начинается [c.220]
Подводя итог сказапно.му выше, можно считать, что прочности точечных сварных и клепаных соединений практически равны, что позволяет рекомендовать точечные соединения взамен клепаным. Клеесварные соединения имеют более высокую прочность как при статических, так и при динамических нагрузках и могут быть применены в самых ответственных силовых соединениях. [c.213]
Требования к сварным соединениям. В соответствии с большим разнообразием назначений и условий работы приборов, весьма разнообразны и требования, предъявляемые к сварным соединениям, выполняемым контактной сваркой. К этим требованиям относится высокая и стабильная прочность при статической, вибрационной или динамической нагрузке при нормальной, низкой (иногда до —200° С и ниже), высокой (до 500° С и выше) или переменной температурах приемлевая герметичность при глубоком вакууме (до 10 —10 мм рт.
ст. и менее) высоком (или значительно меняющемся) давлении хорошо проникающих газов (до 200— 300 кг1см и более) достаточная антикоррозийность при воздействии различных агрессивных сред высокая тепло- и электропроводность минимальная окислен-нос-ть, загрязненность, отсутствие на поверхности деталей прибора прилипших к ним частиц металла, сохранность плакирующего слоя, удовлетворительная точность геометрических форм и размеров (ничтожно малая деформация), правильное взаиморасположение деталей, точное размещение шва, отсутствие вмятин и заметного изменения сечения в месте сварки, минимальный нагрев свариваемых и соседних с ними деталей, благоприятная макро- и микроструктура (приемлемые размеры и правильное размещение литых ядер, отсутствие непроваров, пор, раковин, трещин, сильно перегретого металла, хрупки-х структурных составляющих). Многие соединения приборов должны удовлетворять одновременно нескольким из перечисленных требований,
[c.42]
Если по характеру работы возможны регулярные повторные подъемы одного и того же груза, то их следует учитывать при определении Л .
Учет колебаний, возникающих в конструкциях в результате динамического приложения груза, производится лишь в случаях, когда 2 напряжений элементов металлических конструкций см. в табл. 1.30. Допускаемые напряжения при расчетах на прочность даны в табл. 1.42—1.48 и при расчетах на выносливость — в табл. 1.49— 1.51 (запасы прочности см. в табл. 1.28). Для алю.чиниевых сплавов допускаемые напряжения основного металла, сварных, клепаных и болтовых соединений, приведенные в табл. 1.45—1.48, при температурах металла свыше 50 С должны быть умножены на коэффициент кривых распределения), заменяются эквивалентными нагрузками по (1.41).
[c.83]Свойства арматуры
8 лет на рынке металлопроката
Работаем с ИП, частными лицами, Управляющими Компаниями и другими организациями
Доставим продукцию к назначенному времени
Доставка по Санкт-Петербургу и Ленинградской области
Следующие свойства являются существенными при определении механических характеристик арматуры.
Пластичность
Под пластичностью понимается способность арматуры деформироваться, при этом не разрываясь. Если арматура обладает высокой пластичностью, то это обстоятельство позволяет применять ее при низких температурах, а также при различных видах динамических нагрузок. Примером таких нагрузок может являться ударное воздействие. Рассмотрим пример. Допустим, при перемещении поддона с кирпичами разорвалось строповочное устройство и вся пачка кирпичей рухнула на плиту перекрытия. Такое воздействие можно считать ударным. При этом бетон сжатой зоны плиты в верхней ее части раскрошился, а арматура, размещенная в растянутой зоне, получила значительные деформации. Если сталь, из которой изготовлена арматура, обладает пластичностью, то такая плита не разрушится сразу, а позволит принять рабочим меры по ее демонтажу, что позволит избежать человеческих жертв. Стоит сказать, что относительное удлинение арматуры при разрыве напрямую зависит от класса арматуры и составляет не более 25 процентов.
Хладноломкость
Под хладноломкостью понимают свойство стали разрушаться при низких температурах (ниже отметки минус 40 градусов). Если сталь, из которой изготавливалась арматура, не подвергалась термической обработке, то при низких температурах она переходит из вязкого состояния в хрупкое. Поэтому характер разрушения железобетонных конструкций, армированных такой сталью, носит внезапный характер.
Свариваемость
Это свойство, позволяющее обеспечивать надежное соединение при сварке. Если арматуру можно сваривать, то после ее класса в обозначении ставится буква «С», например арматура А3 А500С.
Предел выносливости
Характеризует способность арматуры сопротивляться переменным и повторяющимся нагрузкам без разрушения. Это свойство связано со снижением предела текучести при наступлении определенного количества нагружений. При этом площадка текучести постепенно уменьшается.
Угол загиба, число перегибов стержня в холодном состоянии
Определяет возможность обработки стали.
Это свойство определяется путем однократного перегиба стержневой арматуры и многократного перегиба для проволочной арматуры.
Проектирование и расчет железобетонных конструкций
Особенности расчета железобетонных конструкций
APM Civil Engineering – это расчетный программный комплекс конечно-элементного анализа, отвечающий всем современным требованиям строительного проектирования. Одним из ведущих направлений развития программы, является постоянное усовершенствование модуля расчета железобетонных конструкций, позволяющего выполнять расчеты зданий и сооружений различной конфигурации в плане, с последующим анализом напряженно-деформированного состояния и подбором армирования.
В условиях быстрорастущих темпов применения монолитной технологии возведения задний и сооружений, актуальным становится выполнение проектировочных расчетов, а в условиях модернизации и реконструкции объектов строительства, выполненных с использование сборного железобетона – проверочного.
Функционал программы APM Civil Engineering позволяет рассчитывать железобетонные здания и сооружения различного назначения по первой и второй группе предельных состояний. В программе реализовано два типа расчета: проектировочный и проверочный.
Проектировочный расчет в среде APM Civil Engineering позволяет подобрать оптимальные размеры поперечных сечений стержневых и плоских элементов, моделируемых пластинами (оболочками) и удовлетворяющих условиям прочности, жёсткости и трещиностойкости.
Проверочный расчет основывается на проверке заданных пользователем сечений, с целью обеспечения их прочности, жёсткости и трещиностойкости в соответствии основными, предъявляемыми к ним критериями.
Независимо от типа проводимого расчета, требуется предварительный анализ расчетной модели и определение границ применимости основных типов элементов (стержней, пластин (оболочек), объемных элементов). Начальный этап расчета заключается в создании конечно-элементной модели, назначении основных параметров сечениям, задании кинематических и силовых граничных условий, формировании расчетных сочетаний нагрузок (РСН) и расчетных сочетаний усилий (РСУ), выполнении расчета и определения параметров напряженно — деформированного состояния элементов.
Следующим этапом расчета железобетонных конструкций является проверка конструктивных элементов, результаты расчета которых для разных типов элементов могут быть представлены: для стержневых (свай, колонн, пилонов, ригелей и т.д.) – в виде подбора арматуры и определения коэффициентов использования, для плоских, моделируемых пластинами (оболочками) – в виде изополей армирования, для объемных – в виде распределении максимальных главных растягивающий напряжений. Постпроцессор для анализа полученных результатов, а также данных подбора арматуры несущих железобетонных элементов интуитивно понятен, что снижает риск возникновения ошибки.
Возможности программы позволяют моделировать объёмные (массивные) тела, которыми, как правило, выступают фундаменты зданий и сооружений, толстые плиты и пр. с заданным армированием в виде стержней и выполнением последующего проверочного расчёта. Анализ результатов выполняется в таком случае в программе APM Civil Engineering на основании полученных значений максимальных главных растягивающих напряжений в бетоне и арматуре.
Расчёт конструктивных железобетонных элементов в программе APM Civil Engineering предполагает проверку или подбор армирования стержневым и плоским конструкциям в соответствии с действующими нормативным документами. Функциональные возможности программы позволяют на этапе проверочного расчёта задать практически любой тип армирования, как для стержневых элементов (ригелей, колонн, свай и т.д.), так и для плоских (фундаментные плиты, перекрытия, покрытия, стены и пр.). Кроме того, на этапе выполнения проверочных расчётов инженер проектировщик имеет возможность учесть предварительное напряжение для расчёта конструкций по второй группе предельных состояний.
Проверка заданного армирования и подбор армирования в рамках проектировочного расчёта может быть выполнен по одной из реализованных моделей: по предельным усилия, по двухлинейной диаграмме и по трёхлинейной диаграмме бетона с упрочнением.
В APM Civil Engineering реализована возможность формирования как расчетных сочетаний нагрузок (РСН), так и формирование расчетных сочетаний усилий (РСУ), что позволяет учесть самое неблагоприятное сочетание внешних воздействий.
Расчёт по требуемым критериям выполняется для двух групп предельных состояний.
Расчётное сочетание нагрузок (РСН) представляет собой функционал, в котором пользователь либо самостоятельно, либо используя процедуру автоматического вычисления, может задать все возможные комбинации внешних нагрузок, на которые должна быть рассчитана рассматриваемая конструкция.
Расчётное сочетание усилий (РСУ) также является встроенным функционалом в APM Civil Engineering, который позволяет определить для рассматриваемой конструкции наиболее невыгодное сочетание внутренних силовых факторов в соответствии с критериями, изложенными в соответствующих нормативных документах по расчёту железобетонных конструкций.
Функциональные возможности РСУ и РСН в APM Civil Engineering позволяют сгруппировать типы внешних воздействий на здание или сооружение в зависимости от их классификации, изложенной в действующих нормативных документах, а также задать правила формирования РСУ и РСН, если имеются знакопеременные, взаимоисключающие или сопутствующие воздействия.
Каждой из заданных нагрузок в автоматическом режиме присваиваются коэффициенты надёжности по нагрузке и коэффициенты сочетания и затем по результатам вычислений, в APM Civil Engineering имеется возможность графического вывода результатов расчёта РСУ и РСН (включая перемещения по всем направлениям). Графический вывод представляет собой стандартную карту результатов, в которой отображается интересуемый силовой фактор в каждом из конечных элементов.
Возможности APM Civil Engineering в части выполнения расчётов железобетонных строительных конструкций позволяют в автоматическом режиме осуществлять задание ветровых нагрузок, включая пульсацию, сейсмических нагрузок. Средняя составляющая основной ветровой нагрузки рассчитывается автоматически в зависимости от применяемых пользователем настроек программы, которые включают задание типа местности, ветрового района и иной информации, предусмотренной действующими нормативными документами для выполнения расчётов, и задаётся переменной по высоте к выделенным элементам объекта.
Аналогичным образом осуществляется задание сейсмической нагрузки, которая может быть учтена с помощью заданных пользователем спектров ответа или в соответствии с методикой, изложенной в нормативных документах.
|
Данная страница нашего сайта содержит ссылки на файлы обновлений, доступных для скачивания. ИНСТРУКЦИЯ ПО УСТАНОВКЕ ОБНОВЛЕНИЙ:
Имя пользователя и пароль можно найти на поставочной коробке. Информация о версиях проектирующей системы Ing+
|
|
Добавлены новые возможности вывода в этом режиме расчета.
0400
При количестве сочетаний больше 100, портился вид таблицы (размещение чисел по колонкам).
030, связанная с расчетом пульсаций ветра. Программа не определяла нагрузки от пульсаций ветра, выдавалось сообщение о нулевых нагрузках.
ru и t537.ru. 
Могли неправильно интерпретироваться жесткости для статического расчета.
ru. 
02.2020Как сделать армирование фундамента? Советы мастеров
Армирование конструкций – это способ увеличения несущей способности сооружения, за счет укрепления более прочным материалом. Что касается качества таких конструкций, можно смело сказать, что они отличаются особой прочностью и обладают следующими характеристиками:
- повышенная устойчивость бетонного основания при динамической нагрузке и всевозможных вибрациях, а увеличенный срок службы сооружения в целом;
- сокращаются расходы бетона при уменьшении высотных характеристик плиты (толщина не должна быть меньше 7 см).
Вся нагрузка растягивающих напряжений ложится на рабочую арматуру не зависимо от того, производится армирование бетонного пола или иных железобетонных сооружений. Для равномерного распределения давления, используют распределительную арматуру. Для соединения отдельных железобетонных элементов уже в готовом сооружении применяется монтажная арматура. Ее также используют при монтаже основной железобетонной конструкции.
Преимущества дорожной сетки:
- практически стопроцентное уплотнение конструктивного слоя;
- срок эксплуатации покрытия возрастает в несколько раз;
- материал становится особо устойчивым к воздействию динамических нагрузок;
- уменьшается воздействие экстремальных внешних факторов;
- количество потребностей в ремонте сокращается втрое;
- исключается неравномерность при усадке бетона;
- конструкция приобретает очень высокую прочность.
Сфера применение дорожных сеток:
- задачи по армированию различных конструкций выполняемых из железобетона;
- при армировании дорожного покрытия;
- при сооружении ограждения;
- для выполнения основы каркаса либо клетки;
- для фиксации кирпичной кладки.
Для того, чтобы произвести армирование в толщу бетона, внутрь него помещают различные вещества, обладающие свойствами дополнения таких конструкций, как возможность растяжения и изгиба. Для выполнения такого вида работ в большинстве случаев используются ребристые прутки, изготовленные из стали, которые свариваются в нужный по размерам каркас. Этот вид материала получил название железобетон. В наше время железобетон широко применяется при строительстве различного вида сооружений. Армирование производится на всех конструкциях, выполненных из железобетона. Самыми распространенными из них считаются различные стены или перекрытия, перемычки окон и дверей, опорные балки для мостов и многие другие. На протяжении долгих лет единственным материалом для изготовления арматуры была сталь. Благодаря современным разработкам определено много различных материалов, которые с легкостью послужат заменой металлической конструкции.
Альтернатива металлической арматуре
- одной из самых распространенных считается стеклопластиковая арматура, в состав которой входят стеклянные волокна, скрепленные с помощью термопластичной смолы;
- Еще один вид арматуры базальтопластикового происхождения, которое напоминает по составу предыдущий. Различие лишь в том, что волокна выполняются из базальта;
- Менее известный вид арматуры — это выполненный с помощью углеродных волокон.
Выполнение работ по ремонту производится с помощью наружного армирования. Делается это для того, чтобы укрепить изношенные или поврежденные поверхности. В данном виде работ применяют только металлические сетки.
Расчет материалов
Возьмем общую длину фундамента для постройки, равную 6 м², где протяженность несущей внутренней стены составляет 30 метров — с периметром 24 метра. Количество арматуры, требуемое для продольного армирования при прокладке в 4 прута — 120 м. Шаг для установки прутков в поперечном или вертикальном армировании составляет 50 см. При высоте ленты 70 см, ширине 30 см и учету отступа в 5 см на каждый стык, потребуется 1.6 метра арматуры. Итоговое число стыков будет равно 61. Окончательный результат равен 61 х 4 х 0,3 = 73,2 м. Данный расчет справедлив для расчета армирования ленточного фундамента в 6 м².
(PDF) Железобетонная плита под статическими и динамическими нагрузками
17-я Международная конференция по гражданскому строительству
Лондон Соединенное Королевство 10-11 декабря 2015 г., 17 (12) Часть VI
1074
Аннотация — В этом исследования, статические и динамические реакции типичной железобетонной цельной плиты
, спроектированной в соответствии с британским стандартом (BS 8110:
1997) и под действием собственных и динамических нагрузок для танцевальных залов.
Анализ линейных возмущений с использованием метода конечных элементов:
, использованный для модального, импульсного нагружения и частотной характеристики.
анализов плиты при вышеупомянутых условиях нагружения.
Результаты статического и динамического анализа, включающие
основных частот и форм колебаний плиты, динамическое усиление
, коэффициент, максимальное отклонение, распределение напряжений среди других
ценных результатов представлены и обсуждены. Они были измерены
с ограничивающими положениями в коде проектирования с учетом
, оправдывающего действительную целевую функцию оптимизации для конструкции, которая
может обеспечить как адекватную прочность, так и экономичное сечение для больших
плит с прозрачным пролетом.Это необходимо в связи с продолжающимся увеличением затрат на возведение строительных конструкций на
и нехваткой государственных финансов на
во всем мире.
Ключевые слова: экономичный дизайн, метод конечных элементов, модальная
динамика, железобетон, плита.
I. ВВЕДЕНИЕ
Стержни TEEL, залитые в бетон, также известные как
Железобетон (RC), как широко сообщалось,
обладают хорошей прочностью на сжатие и растяжение благодаря дополнительному вкладу прочности
идвух составляющих.
Это превосходное свойство железобетона, среди прочего,
в течение многих лет было причиной его широкого использования в строительстве конструктивных элементов
. Прочность на растяжение простого бетона
составляет только около 10% от его прочности на сжатие
[1]; следовательно, при проектировании железобетонных конструкций обычно предполагается, что
встроенных арматурных элементов несут
растягивающих усилий, которые передаются ему посредством соединения
поверхностей раздела двух материалов.
Исследования по повышению долговечности [2], прочности и стоимости
[3], в основном проведенные путем частичной замены традиционных составляющих материалов
более дешевыми альтернативами
, дали некоторые интересные результаты. Однако с учетом
, обычно большого объема бетона, используемого в зданиях,
стоимость производства бетона все же можно назвать высокой.
Таким образом, необходимы дальнейшие исследования по оптимальному использованию бетона
в зданиях и других конструкциях, и
отсюда и данное исследование.
Д-р Аарон Абошио — преподаватель гражданского и строительного проектирования в Университете Байеро
, Кано-Нигерия, PMB 3011 (телефон: +2347037962610; электронная почта:
aaboshio.civ @ buk.edu.ng).
Проф. Цзяньциоа Е — профессор структурной механики в Ланкастерском университете
, Великобритания (электронная почта: [email protected]).
Проекты конструктивных элементов RC в основном основаны на
, национальных или международных стандартах (кодах), которые
часто собираются вместе для обеспечения секций с достаточной прочностью
, чтобы выдерживать как собственные, так и временные нагрузки в течение
ожидаемый срок службы конструкции.
Пределы для RC-материалов, а также его реакция на нагрузку
обычно устанавливаются; Главным из ограничивающих факторов, особенно для изгибных элементов
, является максимально допустимый прогиб — положение
, которое обеспечивает жесткость RC-секции, соответствующую жесткости
, предотвращает как структурные повреждения, так и проблемы с эксплуатационной пригодностью.
Различные коды имеют разный подход к этому: Еврокод (EC
2) и BS 8110 устанавливает отношение пролета к глубине для непрерывных двухсторонних сплошных плит
на 26, которое может быть изменено вверх в зависимости от армирования
плотность в бетоне [4].Другие коды
требуют детальной оценки прогибов по сравнению с эмпирическими пределами
отношения пролета к глубине.
В практике проектирования с использованием стандарта BS 8110 и смежных норм отношение глубины пролета
является основой для определения размеров железобетонных плит и балок.
Эта традиция, хотя и очень удобна в практическом проектировании жилых и коммерческих зданий
, тем не менее, равносильна
наличию больших секций, что подрывает сущность
, имеющую экономическую секцию / дизайн.
С учетом вышеизложенного, в данной статье, таким образом, рассматривается анализ
обычно используемых двухсторонних сплошных перекрытий для танцевальных залов или
центров мероприятий с учетом собственной и динамической живой нагрузки
в размере 5 кН / м2, как предусмотрено в BS. 8110.
Статический и динамический анализ структурных элементов в условиях
широких проводился с использованием кода конечных элементов Abaqus Commercial
, с использованием общего статического и линейного анализа возмущений
соответственно.Это сделано с целью оценки
статического мгновенного максимального отклонения плиты
, а также модальных динамических отклонений в широком диапазоне частот форсирующей функции
. Результаты вышеупомянутого анализа
были сопоставлены с допустимыми пределами для обоснования или
в противном случае указать эффект применения отношения пролета к глубине
при проектировании плит.
II. УПРАВЛЯЮЩИЕ УРАВНЕНИЯ
Конструкции при статической нагрузке могут быть описаны уравнением равновесия
((1)), которое может быть линейным или нелинейным
в зависимости от материала конструкции и режима нагружения.
(1)
Однако в условиях динамического нагружения это описывается
с использованием уравнения движения, полученного следующим образом:
Железобетонная плита при статической и
Динамические нагрузки
Динамические нагрузки — обзор
Изолятор
Когда изделия подвергаются динамическим нагрузкам, когда требуется управление энергией и движением, используются компоненты из термопластичного эластомера (TPE). К этим изделиям относятся постройки (рис.2.11), мосты, шоссе, спортивные товары, бытовая техника, автомобили, лодки, самолеты и космические корабли.
Рисунок 2.11. Схема изолятора здания
В здании TPE контролирует вибрацию и шум двигателей и двигателей, которые генерируются в самом здании. Для скоростных перевозок TPE поддерживает рельс и транспортное средство, снижая шум и вибрацию соседних зданий. Для судов TPE поглощает энергию причаливания, используемую в блоках вибрации размером до 3 м (9,9 футов).) высотой и массой до 19 тонн. Для всех этих и других приложений TPE используются либо при сдвиге, сжатии, растяжении, кручении, продольном изгибе, либо в сочетании двух или более условий нагрузки в зависимости от потребностей конкретного приложения. Конкретное приложение будет определять, что будет лучше всего.
При швартовке судна конструкция должна быть спроектирована так, чтобы выдерживать энергию, выделяемую судном. Чем жестче система, тем выше должны быть реактивные силы для поглощения кинетической энергии судна.Площадь под нагрузкой на конструкцию по сравнению с ее кривой отклика на прогиб типична для той, что показана на рис. 2.12.
Рисунок 2.12. Характеристики поглощаемой энергии отклонения нагрузки в изоляторах этого типа
Эластомер идеально подходит для окружающей среды резервуара, поскольку он не подвержен коррозии. Металлические компоненты защищены, полностью заключены в эластомер, а затем прикреплены к цельнометаллическим поверхностям. При исследовании характеристик прогиба-нагрузки систем сдвига, сжатия и продольного изгиба тот, который приводит к наименьшей силе реакции, обычно также дает конструкцию с наименьшей стоимостью.На рисунках 2.13–2.15 показаны шесть результатов, которые можно получить по сравнению с идеальной гидравлической системой со 100% энергоэффективностью.
Рисунок 2.13. Кривые энергии сдвига
Рисунок 2.14. Кривые энергии сжатия
Рисунок 2.15. Кривые энергии потери устойчивости
На рис. 2.13 энергоемкость имеет КПД примерно 50%, что требует на 100% большего отклонения или нагрузки, если требуется отклонение или нагрузка кривой 100% КПД. На рис. 2.14 показана энергоемкость с КПД примерно 35%, требующая отклонения на 300% выше или нагрузки на 350% выше, если требуется отклонение или нагрузка кривой с КПД 100%.Энергетическая емкость, показанная на рис. 2.15, имеет КПД примерно 75%, при этом требуется отклонение на 25% выше или нагрузка на 20% выше, если требуется отклонение или нагрузка кривой 100% КПД.
Колонна продольного изгиба была выбрана потому, что она создает наименьшую реактивную нагрузку и наименьший прогиб (прогиб управляет выступом системы швартовки за пределы конструкции). При проектировании опорных конструкций и обеспечения возможности горизонтального воздействия землетрясения или для обеспечения смещения конструкции, необходимой для такой конструкции, как опора моста, необходимо рассчитать вертикальную и горизонтальную жесткости, после чего можно спроектировать систему.Возьмем, например, прямоугольную эластомерную секцию длиной 762 см, шириной 508 см и толщиной 508 см (305 × 203 × 203 дюйма). В таблице 2.3 перечислены формулы, использованные для расчета соответствующих значений жесткости на сжатие и сдвиг для этих данных. Для эластомерного сечения в примере используйте следующую формулу:
Таблица 2.3. Данные, необходимые для формул.
| Направление | Сжатие [Kc) | Сдвиг (Ks} |
|---|---|---|
| Формула | (Kc) (L.A.) (Ec) t | (Kc) (LA) (Gs) t |
| Переменный k | Фактор геометрии | Фактор геометрии |
| Переменный LA | Зона нагрузки | площадь |
| Переменная E c | Модуль упругости | — |
| Переменная G s | — | |
(2-13) Kc = (kc) × 508) (E0) 508Kc = (kc) (762 × 508) (Gs) 508 = 762kcEc = 762ksGs
Расчеты для k c и k s регулируются с учетом таких конструктивных параметров, как деформация, объемное сжатие и изгиб эластомерной секции, как это было разработано в ходе многолетних испытаний образцов.Чтобы избавиться от проблем, связанных с получением этого места, можно принять k s = 0,98 и k c = 1,0, используя эластомер с модулем сдвига 0,69 МПа следующим образом: 762 E c и K S = 747G s .
Для сжатия коэффициент формы (SF), который представляет собой площадь проектируемой нагрузки продукта, деленную на площадь эластомера, которая может свободно перемещаться (известная в отрасли как площадь выпуклости или BA), является основным параметром конструкции. .Для этого примера коэффициент формы рассчитывается следующим образом:
(2-14) Площадь нагрузки / Площадь выпуклости = (726) (508) / (762 + 508) (2) (508) = 0,3
Используя SF = 0,3 и a G s = 0,69 МПа и E c + = 2,42 МПа, следовательно, K c = 1,8 МН / м и K s = 0,5- МН / м.
Приложение к изделию максимальной деформации сжатия 20% приводит к максимальному прогибу сжатия 102 см (41 дюйм). Это позволяет максимальную сжимающую нагрузку всего 19 кг (42 фунта.), которого вряд ли хватит, чтобы поддержать здание или мост.
Учитывая, что жесткость на сдвиг K s не может измениться, остается единственный вариант — изменить жесткость на сжатие путем регулировки коэффициента формы. Конструкция изделия в виде двух блоков толщиной 762 × 508 × 254 см (305 × 203 × 102 дюйма) не изменит характеристики сдвига, но изменит коэффициент формы до 0,060. В этом случае E c = 3,03 МПа и K c становится 4.6 МН / м на секцию. При двух последовательно соединенных секциях жесткость пружины составляет 2,3 МН / м, что позволяет выдерживать нагрузку сжатия 24,3 кг. Разделение каждой из этих секций на четыре секции толщиной 762 × 508 × 127 см (305 × 203 × 51 дюйм) каждая дает коэффициент формы 1,2 и E c , равный 151,7 МПа. Отдельная секция K c будет иметь 46 МН / м, а серия из четырех частей — 115 МН / м, что допускает сжимающую нагрузку около 120 кг. Он всегда поддерживает жесткость пружины сдвига около 0.5 МН / м. Это основная философия проектирования для получения высоких нагрузок сжатия при сохранении жесткости на мягкий сдвиг, необходимой для сейсмических соображений или для теплового расширения и сжатия. Продолжение утонения отдельных секций эластомера приведет к увеличению несущей способности при сжатии.
В сфере скоростных перевозок, везде, где есть надземные сооружения или туннели метро, шум и вибрация, создаваемые транспортными средствами, могут вызвать беспокойство среди тех, кто живет вдоль маршрута.Есть три области, которые можно отрегулировать, чтобы уменьшить раздражающие частоты: система подвески автомобиля; путевое полотно, включая стыковочный узел и плавучую плиту; и различные акустические барьеры. Для системы подвески транспортного средства и гусеничного полотна обычно достаточно хорошей конструкции и применения эластомерного продукта. Конструкция продукта требует включения упомянутых ранее конструктивных соображений, касающихся кривой сжатия и сдвига и коэффициента формы, но также вводит новые комбинации сжатия и сдвига.Это происходит либо за счет сдвига и сжатия в плоскостях, расположенных под углом 90 градусов друг к другу, либо за счет сдвига при сжатии, как в сейсмических и терморегулирующих конструкциях, только установленных под углом к горизонтали.
Теперь мы рассмотрели наиболее распространенные типы характеристик одноосного отклонения от нагрузки, возможные с эластомерными изделиями, а также различные методы изменения жесткости в одном направлении при сохранении исходной жесткости в плоскости, которая находится под углом 90 градусов от базовая плоскость. Угловые соображения в разных направлениях теперь могут дать неограниченное количество вариантов дизайна и конфигурации.
BUILDING BIG: Loads Lab: текстовая версия
Лаборатория Сил | Лаборатория материалов | Лаборатория нагрузок | Лаборатория фигур
Об этой лаборатории
Эта лабораторная работа упрощает реальные условия, влияющие на конструкции, чтобы проиллюстрировать ключевые концепции.
Введение / Инструкция
Силы, действующие на конструкции, называются нагрузками. Все
конструкции должны выдерживать нагрузки, иначе они развалятся. Чтобы построить конструкцию, вам необходимо знать, какие внешние силы будут на нее влиять.
Статическая нагрузка
Вес самой конструкции называется статической нагрузкой. Все, что постоянно прикреплено к конструкции, является частью ее статической нагрузки, включая колонны, балки, гайки и болты.
Сбой при динамической нагрузке Введение
Вес материала на конструкции называется динамической нагрузкой. Вещи, которые перемещаются внутри или на конструкции, например люди, мебель и автомобили, являются примерами динамической нагрузки.
Сбой при динамической нагрузке
Балка вышла из строя, потому что она не могла выдержать большой вес находящейся над ней динамической нагрузки.
Live Load Success Intro
Толстая балка: чем толще балка, тем меньше вероятность ее возникновения.
должен согнуться. Толстые балки используются в конструкциях, которые
испытывать живые и динамические нагрузки.
Live Load Success
Толстая балка: Толстая балка сделала эту конструкцию очень привлекательной.
сильный. Теперь балка не гнется от тяжести
динамической нагрузки поверх него.
Отказ динамической нагрузки Введение
Нагрузки, которые изменяются во времени, называются динамическими нагрузками. Динамические нагрузки — от порывов ветра до ударов по объектам — создают вибрации, которые со временем могут стать сильнее и опаснее.
Отказ динамической нагрузки
Балка слишком сильно вибрировала из-за динамической нагрузки. Такая вибрация неприемлема для людей, занимающих здание или проезжающих по мосту.
Dynamic Load Success Intro
Толстая балка: чем толще балка, тем меньше вероятность ее изгиба. Толстые балки используются в конструкциях, испытывающих временные и динамические нагрузки.
Успешная динамическая нагрузка
Толстая балка: толстая балка поглощает
вибрации, вызванные динамической нагрузкой и
предотвратил прогиб конструкции и
бешено скачет из-под контроля.
Отказ от ветровой нагрузки Введение
Когда ветер дует на конструкцию, это называется ветровой нагрузкой. Ветровые нагрузки давят на конструкцию горизонтально.
Отказ от ветровой нагрузки
Конструкция рухнула, потому что не выдержала сильных порывов ветра.
Успешная ветровая нагрузка Введение
Поперечные распорки: диагональные распорки, обычно из стали,
используются для усиления и стабилизации любых конструкций.
Wind Load Success
Поперечные распорки: Поперечные распорки — отличный способ укрепить конструкцию, испытывающую ветровую нагрузку.Когда дует ветер, диагональная скоба сжимается и предотвращает опрокидывание конструкции.
Thermal Failure Intro
Когда конструкция расширяется или сжимается в зависимости от температуры, она испытывает тепловую нагрузку. Температура заставляет балки и колонны менять форму и толкать и тянуть другие части конструкции.
Thermal Failure
Яркое солнце заставило луч расшириться, бросая
вся конструкция в неисправном состоянии.
Thermal Success Intro
Роликовые соединения: Роликовые соединения используются в конструкциях
которые становятся действительно горячими или холодными.Они дают столбцы и
излучает свободу расширяться и сжиматься, поскольку
перепады температуры.
Thermal Success
Роликовые соединения: Благодаря этому роликовому соединению балка может разбухать на солнце и скользить по колонне, не повреждая конструкцию.
Earthquake Failure Intro
Когда земля под строением отрывается
и далее во время землетрясения конструкция испытывает землетрясение или сейсмическую нагрузку. Землетрясения толкают и тянут горизонтально
структура.
Землетрясение
Это было больше грохота и тряски, чем могла выдержать эта бедная конструкция.
Earthquake Success Intro
Стены со сдвигом: Твердые стены из железобетона или кирпичной кладки — так называемые «стены с сдвигом» — обладают большой жесткостью в горизонтальном направлении. Они выдерживают нагрузки, которые толкают или тянут конструкцию в горизонтальном направлении.
Earthquake Success
Стены сдвига: Стены сдвига выдерживают толкание, растяжение, сотрясение и сотрясение во время землетрясения.Они отличный способ укрепить склонную структуру
к сейсмической нагрузке.
Провал осадки Введение
Когда грунт под конструкцией оседает неравномерно, это называется оседающей нагрузкой. Конструкции будут опускаться и менять форму, когда они испытывают нагрузку от осадки.
Провал поселения
Эта структура находится в плохом состоянии — буквально!
Успех поселения Введение
Глубокие сваи: тяжелые бетонные столбы или сваи используются для поддержки конструкций на мягком грунте. Сваи лежат глубоко в земле на устойчивой твердой почве и выдерживают вес тяжелой конструкции наверху.
Успех урегулирования
Глубокие сваи: массивные бетонные сваи, глубоко погруженные
в землю на твердой, твердой почве, сохранить структуру
в целости и сохранности там, где он должен быть — над землей!
Flash-версия этой лабораторной работы
% PDF-1.6 % 443 0 объект > эндобдж xref 443 79 0000000016 00000 н. 0000002447 00000 н. 0000002577 00000 н. 0000002703 00000 п. 0000003367 00000 н. 0000003625 00000 н. 0000003799 00000 н. 0000003971 00000 н. 0000004238 00000 п. 0000004301 00000 п. 0000005481 00000 н. 0000006666 00000 н. 0000006833 00000 н. 0000007073 00000 н. 0000007251 00000 н. 0000007528 00000 н. 0000007620 00000 н. 0000007757 00000 н. 0000007992 00000 н. 0000008277 00000 н. 0000008449 00000 н. 0000009815 00000 н. 0000010880 00000 п. 0000011054 00000 п. 0000011178 00000 п. 0000011320 00000 п. 0000011566 00000 п. 0000012768 00000 п. 0000013846 00000 п. 0000014985 00000 п. 0000016154 00000 п. 0000017255 00000 п. 0000018216 00000 п. 0000018368 00000 п. 0000018527 00000 п. 0000018617 00000 п. 0000018769 00000 п. 0000018928 00000 п. 0000521419 00000 п. 0000522599 00000 н. 0000522829 00000 н. 0000522852 00000 н. 0000942860 00000 н. 0000943433 00000 н. 0000943654 00000 п. 0000943732 00000 н. 0001020938 00000 п. 0001021191 00000 п. 0001021261 00000 п. 0001021816 00000 п. 0001021839 00000 п. 0001022006 00000 п. 0001046157 00000 п. 0001046555 00000 п. 0001046599 00000 п. 0001046634 00000 п. 0001047029 00000 п. 0001047602 00000 п. 0001047887 00000 п. 0001048137 00000 п. 0001048364 00000 п. 0001048391 00000 п. 0001048794 00000 п. 0001060954 00000 п. 0001061181 00000 п. 0001061251 00000 п. 0001061410 00000 п. 0001061437 00000 п. 0001061730 00000 п. 0001119355 00000 п. 0001119613 00000 п. 0001119838 00000 п. 0001119908 00000 н. 0001120079 00000 п. 0001120106 00000 п. 0001120472 00000 п. 0001120747 00000 п. 0001120770 00000 п. 0000001876 00000 н. трейлер ] >> startxref 0 %% EOF 521 0 объект > поток x ڄ KhQ; 8CR: `4B * EњHC1H + >> 7 [ЍKAJip! U (ZshCxjCG} W? Nw $ ߝ (.] FйqF [чР ȵ {«BZ (\. S ܵ2 v ~ ZoJTĉh? # — aG1u`? ÈlHmb` ի
| Как крупный международный издатель академических и исследовательских журналов Science Alert издает и разрабатывает названия в партнерстве с самыми престижные научные общества и издатели. Наша цель заключается в том, чтобы максимально широко использовать качественные исследования. аудитория. | ||||||
| Мы прилагаем все усилия, чтобы поддержать исследователей которые публикуют в наших журналах. Есть масса информации здесь, чтобы помочь вам публиковаться вместе с нами, а также ценные услуги для авторов, которые уже публиковались у нас. | ||||||
| 2021 цены уже доступны.Ты может получить личную / институциональную подписку перечисленных журналы прямо из Science Alert. В качестве альтернативы вы возможно, пожелает связаться с выбранным вами агентством по подписке. Направляйте заказы, платежи и запросы в службу поддержки. в службу поддержки клиентов журнала Science Alert. | ||||||
| Science Alert гордится своей тесные и прозрачные отношения с обществом.В виде некоммерческий издатель, мы стремимся к самому широкому возможное распространение публикуемых нами материалов и на предоставление услуг высочайшего качества нашим издательские партнеры. | ||||||
| Здесь вы найдете ответы на наиболее часто задаваемые вопросы (FAQ), которые мы получили по электронной почте или через контактную форму в Интернете.В зависимости от характера вопросов мы разделили часто задаваемые вопросы на разные категории. | ||||||
| Азиатский индекс научного цитирования (ASCI) стремится предоставить авторитетный, надежный и значимая информация по освещению наиболее важных и влиятельные журналы для удовлетворения потребностей мировых научное сообщество.База данных ASCI также предоставляет ссылку к полнотекстовым статьям до более чем 25000 записей с ссылка на цитированные ссылки. | ||||||
Разработка динамической модели распространения трещин для соединений балка-колонна из армированного стеклопластиком
Ключевые слова: механика разрушения, соединение балка-колонна, динамика, углепластик.
1. Введение
Одним из наиболее уязвимых элементов конструкции для внезапного разрушения является соединение балка-колонна, для которого необходимо прогнозировать характер распространения трещины [1, 2].Трещины в стыке начинаются там, где балка и колонна пересекаются из-за увеличения напряжения [3]. Теория механики разрушения — лучший метод для прогнозирования трещин такого типа [4, 5].
Соединения балка-колонна, обеспечивающие неразрывность конструкции, являются критическими и значимыми частями бетонных конструкций [6]. Кроме того, в основном поперечная сила в зоне соединения должна зависеть от зоны сжимающей стойки. Зона диагональной сжимающей стойки создается за счет силы диагонального сжатия бетона в зоне стыка.Повышенное усилие в зоне стойки может привести к поломке. Поэтому изучение их поведения, характера трещин, зоны стойки, режима разрушения и упрочнения имеет важное значение. Представление точной модели механики разрушения для соединений колонны балки имеет большое значение из-за сложного поведения соединений [7].
Укрепление швов может быть выполнено из стали для оболочки, стали с болтовым соединением или листовой стали, либо путем сшивания и сверления с цементным раствором. Коррозия, герметичность и стоимость — причины, по которым эти методы редко используются.В настоящее время для модернизации соединения балки с колонной используется внешний армированный волокном полимер (FRP) [8]. Однако об использовании моделирования механики разрушения для анализа динамического распространения трещин в соединениях, упрочненных углепластиком, не сообщалось [9]. В механике разрушения предполагается, что трещина начинается при наличии выемки или концентрации напряжений в зоне растяжения [10].
Первое моделирование, основанное на теории механики разрушения бетонного материала, было представлено Hillerborg et al. [11].Было продемонстрировано, что перед реальной трещиной есть зона разрушения, которая все еще может передавать напряжение. Эта зона разрушения известна как зона процесса разрушения (ЗПР). Моделирование FPZ в стыке балки и колонны является важной темой для прогнозирования распространения трещин.
Многие исследования были выполнены на усиленной углеродным волокном полимере (углепластике) балка-колонна посредством экспериментальных испытаний, численных и аналитических методов с использованием многих типов, форм и углов углепластиковых листов, стержней или пластин при статической и динамической нагрузке [12 -17].
Парвин и Граната [18] смоделировали три соединения балки и колонны, используя различные ламинаты из стеклопластика, обертки и разную толщину, чтобы изучить их моментную нагрузку. Они показали, что выбор материалов FRP, обертки и толщины повлиял на характеристики соединения. Моментная нагрузка увеличилась до 37% по сравнению с исходными швами, когда швы были усилены ламинатом FRP.
Было проведено экспериментальное исследование для оценки моментной прочности соединения, усиленного с помощью композитного углепластика Граната и Парвин [19].Некоторые системы прочности с использованием FRP были испытаны для повышения прочности на сдвиг соединения балки и колонны Ghobarah и El-Amoury [20]. Они показали, какая система FRP повысила пластичность, прочность на сдвиг и моментную способность соединения.
Кроме того, Антонопулос и Триантафиллу [21] протестировали 18 стыков, усиленных с помощью полос углепластика и листов стеклопластика различной конфигурации, чтобы подтвердить теоретический метод. Они выяснили, как разные параметры влияют на выразительность сустава и стеклопластика.Осевая нагрузка в колонне, усиление стыка, углепластик по сравнению с стеклопластиком и полосы по сравнению с гибкими листами были исследованными переменными. Виды отказов — расслоение композитов и разрыв связей. Увеличение осевой нагрузки колонны, жесткости и рассеиваемой энергии составило 7%, 100% и 60% соответственно.
Они обнаружили лучшее действие листов FRP, чем полосы, улучшение рассеивания энергии за счет стеклопластика по сравнению с углепластиком, полезный эффект дополнительной осевой нагрузки колонны на сдвиг и увеличение внушительности FRP из-за меньшего усиления в стыке.Численная модель была представлена для изучения влияния угла наклона слоя на увеличение сдвиговой способности соединения, усиленного углепластиком, Парвин и Ву [22]. Он показал, что четыре крышки обертки, расположенные под углом ± 45 ° относительно горизонтального направления, были удовлетворительными для лучшей прочности соединения на сдвиг.
Парвин и др. Провели экспериментальные исследования существующих сочленений, усиленных углепластиком на предмет гравитационной нагрузки без усиления сдвига в сердечнике сочленения, чтобы улучшить характеристики таких несовершенных сочленений.[23]. Обе конструкции из углепластика, RC2U1 и RC3U3, значительно улучшили характеристики соединений и увеличили грузоподъемность, смещение, рассеиваемую энергию и жесткость по сравнению с контрольными соединениями. Однако форма RC3U3 лучше, чем образец RC2U1, из-за большего количества примененных углепластиков.
Кроме того, соединения балки и колонны из армированного стеклопластиком были исследованы экспериментально [24-32]. Однако ограниченные модели распространения трещин были разработаны для соединения балки и колонны из армированного стеклопластиком при динамическом нагружении.Кроме того, численная модель известна как экономически эффективный метод по сравнению с экспериментальными испытаниями для прогнозирования распространения трещин и структурного поведения соединения, усиленного углепластиком. Предлагаемая модель подготовлена для снижения стоимости экспериментальных испытаний соединений, усиленных углепластиком, при динамической нагрузке.
В исследованиях, о которых упоминалось ранее, были проведены экспериментальные испытания для расчета момента, прочности на сдвиг, влияния типа угла наклона слоя. В этих исследованиях больше внимания уделяется конфигурации армированного FRP поведения соединения, чем местоположению трещин в соединении.Влияние композитов FRP на динамический рост трещин и зону распорки еще не исследовалось в соединении, усиленном FRP. В этой статье разработана численная модель для использования моделирования механики разрушения для изучения распространения трещин в соединениях, усиленных FRP, при динамических нагрузках.
2. Методология и материалы
Приведено краткое описание конечно-элементной модели. Трехмерная модель разработана для прогнозирования распространения трещины при циклическом нагружении.Конечно-элементная модель реализована в программе ABAQUS. В этом исследовании динамический анализ разрушения, который был реализован Du et al. [33], используя метод конечных элементов, используется для моделирования распространения трещин в бетонном материале.
Поскольку поперечная нагрузка передается через бетонную зону сжимающей стойки, поэтому важно применить точную модель для этой зоны (см. Рис. 1). Для моделирования зоны стойки используется конститутивная модель, представленная Митрой и Лоуэсом [34], которая выражается следующим образом:
(1)
σcn = fcstrutwstrut cosαstrut w,(2)
σct = fc_strutwstrut sin αstrut h,, где σcn, σct, fc_strut, wstrut и αstrut — нормальное напряжение и напряжение сдвига бетона в компоненте панели, напряжение стойки, ширина стойки и угол наклона стойки к горизонтали, соответственно.W и h — ширина и высота стыка соответственно (рис. 1).
Рис. 1. Модель стойки
Составная модель требуется для моделирования плоского напряженного соединения, усиленного на лицевой стороне зоны стойки. Равновесие напряжений на элементе (рис. 2) определяется:
(3)
σx = σcn + ρFRPx ∙ σFRP (x),(4)
σy = σct + ρFRPy ∙ σFRP (y),где σx, σy, ρFRPx и ρFRPy — нормальные и касательные напряжения в глобальной системе координат, коэффициенты армирования FRP в глобальных направлениях x и y, соответственно.σFRP (x) и σFRP (y) напряжения в арматуре x и y-FRP, соответственно.
Рис. 2. Прикладные напряжения
Используется предельная сила соединения балка-колонна, которая была реализована с использованием метода конечных элементов Borghini et al. [35], чтобы контролировать коллапс. Напряжение растяжения и напряжения сжатия составляют [35]:
(5)
σcoll-cn = N2Ag + N2Ag2 + VAg2,(6)
σcoll-ct = N2Ag-N2Ag2 + VAg2,где — N, Ag и V — осевая сила, действующая на верхнюю колонну, общая площадь колонны, горизонтальный сдвиг, действующий в соединительной панели, соответственно.V оценивается на основе сдвига колонны и сдвига, передаваемого арматурными стержнями балки. Когда соединение разрушено, σcn заменяется на σcoll-cn, а σct заменяется на σcoll-ct в уравнениях. (3) и (4) соответственно. Кирпичи C3D8 используются для моделирования бетона. FRP моделируются с помощью оболочки S4 в программном обеспечении ABAQUS. Поведение FRP эластично. Трещина зарождается на поверхности, а затем распространяется в бетонном материале. В предлагаемой модели двухпараметрическая модель разрушения [4] используется для прогнозирования начальной трещины.Модель используется Bruno et al. [36] для прогнозирования динамического ослабления сцепления в стеклопластике, усиленного с помощью подхода механики разрушения. Нелинейность используется в элементе интерфейса для моделирования отслоения FRP-бетона (рис. 3). Стальная арматура была смоделирована с использованием элементов фермы. Стальная арматура считалась упруго-идеально пластичной.
Рис. 3. Элемент интерфейса для моделирования связующего скольжения FRP
Между узлами предлагается разместить пружину для моделирования трещинообразования на начальной стадии.В соответствии с теорией Дженк-Шаха [37], трещина начинается, когда основное напряжение в узле достигает растягивающего напряжения бетонного материала. Если раскрытие устья трещины достигает критического значения, то жесткость пружины равна нулю и элемент удаляется. Режим одиночной активной трещины используется для моделирования множественных трещин, представленных Ши и др. [38].
3. Результаты и обсуждение
Обернутые углепластиком балка-колонна соединение при комбинированных осевых и циклических нагрузках, о которых ранее сообщалось в литературе [22], использовался для проверки точности предложенной модели.Балочная колонна, обернутая углепластиком, была испытана Gergely et al. [39] Рис. 4 иллюстрирует исходную сетку конечных элементов, смоделированную для соединения балка-колонна.
Толщина углепластика 0,71 мм (рис. 5). Циклическая боковая нагрузка в глобальном направлении X прикладывается к внешней стороне колонны. Осевая нагрузка была приложена в верхней части колонны (111 кН). Шов был смоделирован с помощью программы ABAQUS с использованием 8896 элементов (средний размер 14 мм × 14 мм × 10 мм). На рис. 6 показана деталь армирования соединения балка-колонна с помощью программы ABAQUS.
На рис. 7 показано соответствие между результатами исследования Парвина и Ву [22] и результатами, полученными с помощью предложенной модели для смещения нагрузки в управляющем суставе. Предлагаемые численные результаты согласуются (разница от 2% до 7%) с работой, представленной Парвином и Ву [22]. Разрушающая нагрузка (42,7 кН) имела разницу на 5,4% по сравнению с разрушающей нагрузкой, исследованной Парвином и Ву [22]. Исходя из предложенной модели, максимальное боковое смещение в путях вытягивания и вытягивания для управляющего соединения составляет 9.9 и 12,8 мм соответственно. По сравнению с исследованием Парвина и Ву [17], максимальное боковое смещение на пути выталкивания составляет 10,4 мм, а на пути вытягивания — 13,0 мм. Исходя из предложенной модели, максимальная грузоподъемность управляющего шарнира при толкающей нагрузке составляет 42,7, а при тянущей — 41,4 кН.
Рис. 4. Исходная сетка конечных элементов, смоделированная программой ABAQUS
Рис. 5. Обертка из углепластика, смоделированная программным обеспечением ABAQUS
Фиг.6. Деталь армирования стыка балка-колонна программой ABAQUS
Рис. 7. Зависимость нагрузки от смещения для стыка контрольной балки и колонны
Нагрузка в зависимости от смещения в настоящей модели сравнивалась с исследованием Парвина и Ву [22] на рис. 7. Как видно на рис. 7, результаты настоящей модели показали хорошее согласие с исследованием Парвина и Ву [22]. ] результатов (7,1-11,6%). Как показано на петле гистерезиса на рис.7 результаты использования предложенной модели, максимальные толкающие и тянущие нагрузки составляют 81,23 кН и 80,03 кН, а максимальные смещения тяги и толкания составляют 19,22 мм и 20,15 мм соответственно. По сравнению с результатами исследования, представленного Парвином и Ву [22], максимальные смещения тяговых и толкающих нагрузок имеют разницу примерно в 6,7% и 5% соответственно. По сравнению с управляющим шарниром на рис. 7 грузоподъемность увеличилась на 51%. На основании настоящего исследования максимальное смещение в стыке, усиленном листом углепластика, составляет 64.На 3% больше по сравнению с контрольным суставом.
На рис. 9 показана картина распространения трещин в стыке балка-колонна без FRP (контрольный стык) при разрушающей нагрузке (39,7 кН). Зоны трещин показаны зеленым цветом, а реальные трещины — красным. В предлагаемой модели максимальное смещение составляет 10,93 мм. кроме того, исходя из результатов исследования Parvin и Wu [22], это значение составляет 10,4 мм. Длина и ширина трещины сдвига в области сердцевины соединения 106 мм и 1 мм.9 мм соответственно. Эта трещина вызывает механизм разрушения при сдвиге. Повреждение при растяжении определяется от 0 до 1 в программе ABAQUS. Результаты показали, что максимальное значение параметра повреждения составляет +1,00 ≥ 0,1. Таким образом, повреждение при растяжении произошло вдоль красных линий, как показано на рис. 9. Следует отметить, что путь трещины гладкий, хотя в этом исследовании путь трещины проиллюстрирован нетрадиционными линиями.
Рис. 8. Зависимость нагрузки от смещения для обертывания соединения балка-колонна из углепластика
Фиг.9. Путь трещин в управляющем сочленении
На рис. 10 показана кривая зависимости напряжения от деформации для самой большой трещины на верхнем пересечении балки и колонны в контрольном соединении. Огибающая петель показана черной линией, а петли — красными линиями. Уменьшение пиковых нагрузок при первом и втором циклах нагружения может быть вызвано размягчением соединения. На последних циклах нагружения трещины быстро распространяются. Как показано на рис.10, деформационное разупрочнение трещины показывает, что трещина распространяется в бетонном материале. Как показано на рис. 10, пути толкающей и тянущей нагрузки изначально различаются, а затем эти пути совпадают.
На рис. 11 показана картина распространения трещин в стыке балка-колонна из стеклопластика, полученная в результате настоящего исследования. Настоящие трещины показаны красным цветом. В балке было обнаружено пять трещин изгиба и трещина сдвига в области сердцевины стыка в контрольном стыке (см.рис.9). Однако значительных трещин изгиба в усиленной области сердечника соединения не наблюдается (рис. 11). В балке вблизи зоны упрочнения возникают только небольшие трещины.
Как показано на рис. 11, повреждение при растяжении произошло вдоль красных линий в балке. Трещины сдвига образуются в контрольном соединении, но не проявляются в усиленном соединении. Лист углепластика помог задержать распространение сдвиговых и изгибных трещин. Распространение трещин контролировалось с помощью листа углепластика.Использование листа углепластика в стыке балки и колонны уменьшает длину трещин. Использование углепластика предотвратило образование трещин и сохранило первоначальную форму соединения балки и колонны, а также увеличило деформируемость.
Соединение балка-колонна без FRP (регулирующего сочленения) характеризуется наличием зоны компрессионной стойки (рис. 12) при нагрузке 30,0 кН. Обозначения напряжения сжатия представлены в левой части рис. 12. Напряжение сжатия равномерно распределяется по ширине стойки.
Фиг.10. Гистерезис зависимости напряжения от деформации в контрольном суставе
Рис. 11. Путь трещин в стыке балка-колонна из стеклопластика
Рис. 12. Зона компрессионной стойки в стыке балка-колонна без углепластика
На рис. 13 показано влияние усиленного углепластика на ширину стойки. Для сравнения с управляющим шарниром на рис. 13 показано напряжение сжатия в соединении, усиленном углепластиком, при боковой нагрузке 30 кН.Как показано на рис. 13, сжимающее напряжение можно наблюдать в сердечнике соединения и в нижней части балки. В стыке балка-колонна из углепластика (рис. 13) ширина стойки больше. Таким образом, наблюдается, что ширина зоны стойки в соединении увеличивается с применением усиления FRP.
Рис.13. Зона компрессионной стойки в соединении, усиленном FRP
4. Выводы
Численная модель была разработана для прогнозирования распространения трещин в соединениях, усиленных углепластиком, при динамической нагрузке.Структура трещин была оценена в соответствии с предложенной моделью разрушения для соединений, усиленных углепластиком. Затем была разработана трехмерная модель конечных элементов для анализа распространения трещин при циклическом нагружении в программе ABAQUS. В этом исследовании динамический анализ разрушения использовался для моделирования распространения трещин в бетоне. Кроме того, модель использовалась для прогнозирования динамического отслоения углепластика. Результаты настоящего исследования показали хорошее согласие с имеющимися экспериментальными результатами на 7.Разница от 1% до 11,6%. Модель показывает, что распространение трещины будет ограничено использованием композитов из углепластика в зоне стыка балки и колонны. Можно заметить, что количество, характер и длина трещин изменяются при использовании композитов FRP в области соединения. Кроме того, наблюдается, что ширина зоны стойки в соединении увеличивается с применением углепластика.
Прикладные науки | Бесплатный полнотекстовый | Численная оценка динамических характеристик стальных каркасных конструкций с различными типами подвесных соединений при взрывной нагрузке
2.1.1. Геометрия
Каркасы трубных эстакад обычно симметричны с равномерно распределенными нагрузками. Раскосы поддерживают любые поперечные нагрузки в продольном направлении и сдерживают поперечные движения, в результате чего в этом направлении будут возникать относительно небольшие прогибы. Это разумное допущение для упрощения модели за счет рассмотрения в анализе только одноуровневой двухэтажной моментной рамы.
Чтобы обеспечить достаточное пространство для прохода доступа и пути эвакуации, минимальное свободное пространство должно составлять 1.Ширина 0 м и высота 2,1 м должны быть включены в конструкцию [22]. Таким образом, расстояние между колоннами 4 м, которое представляет типичную конфигурацию каркаса морских стальных трубных эстакад, считается достаточным. Что касается требования к вертикальному пространству между балками, первый автор не обнаружил ограничений при условии, что пространства для трубопроводов достаточно в соответствии с проектом инженеров по трубопроводам, а структурная целостность может соответствовать критериям проектирования. Поэтому была принята и модифицирована одноярусная двухэтажная рама [15].Выбранная конфигурация рамы показана на рисунке 3. Эта выбранная конфигурация облегчает разработку окончательной модели после проведения валидации. Длина бедра a и угол θ были рассчитаны в соответствии с положениями, приведенными в Gross et al. [13]. Бугорок обычно изготавливается путем вырезания профилей или пластин конструкционной балки стандартной толщины. В этом исследовании рассматривались пластины стандартной толщины 10 мм для вутро и ребер жесткости. Толщина была выбрана потому, что это максимальная стандартная толщина плиты, которая меньше толщины стенки / полки балки и колонны.Боковые полки прикрепляются к полкам балки и колонны с помощью сварки с пазами, а затем стенки привариваются угловой сваркой к полкам балки и колонны, как показано на рисунке 4. Боковые выступы размещаются только на нижней стороне балок, чтобы избежать препятствий для трубопроводы на верхней части балок. В этом исследовании были рассмотрены различные детали соединений балка-колонна. В дополнение к типу соединения, основанному на конфигурации, показанной на Рисунке 4, в анализах также учитывались соединение без армирования и соединение с углом наклона вута 45 °, как показано на Рисунке 5.Последнее является типичным соединением, которое обычно используется во многих морских каркасных конструкциях. FE-модель стальной рамы была разработана с использованием ABAQUS / Explicit. Геометрия модели была смоделирована в соответствии с конфигурацией двухэтажного каркаса с одним пролетом, как показано на рисунке 3. Поперечное сечение W8 × 48 было смоделировано и присвоено как балкам, так и колоннам.2.1.5. Нагрузки
Все нагрузки, связанные с действиями на месте, которые вносят вклад в динамические массы, должны быть включены в динамический анализ [28].Статические нагрузки, не влияющие на общую жесткость конструкции, были включены в качестве входных инерционных масс, поскольку эти массы, включая вес всех труб, вносят вклад в инерционную массу в динамическом поведении всей конструкции. Инерционная масса труб была определена, принимая все размеры труб как диаметр 400 мм и толщину 12,7 мм при длине пролета 5 м. Вес каждой трубы 1,2 тонны. В то же время в модель были включены различные статические нагрузки, такие как трубы меньшего размера, кабельный лоток, электрические линии, решетки и поручни.Общая инерционная масса 10,2 тонны (100 кН) на каждом участке трубы была принята и включена в модель. Общая масса, основанная на предполагаемых инерционных массах, дает консервативный сценарий, помимо сохранения той же общей массы, что и в исходной стальной раме, представленной Чаном и Чу [15]. Вес труб на эстакаде был смоделирован путем приложения инерции массы в четырех заданных местах, как показано на рисунке 8, во время процесса взрыва газа атмосферное давление резко возрастает до максимального давления с распространением взрывной волны, а затем медленно уменьшается до отрицательного значения по отношению к стандартному атмосферному давлению.Отрицательное фазовое давление возникает из-за того, что ударная волна заставляет воздух двигаться, поскольку он распространяется наружу от центра взрыва и создает недостаток воздуха позади, вызывая частичный вакуум или фазу отрицательного давления. Эту отрицательную фазу можно игнорировать при проектировании конструкций [29]. Однако отрицательная фаза давления взрыва важна для точного прогнозирования реакции взрывной нагрузки на конструкции [30], и это неконсервативно, если отрицательная фаза игнорируется [31]. Исходные результаты моделирования взрыва в динамике давления и времени нецелесообразны для использования в структурном динамическом анализе и должны быть идеализированы [32].Мохамед и др. в [30] приведены типичные номинальные избыточные давления взрыва для морских сооружений в соответствии с руководящими принципами промышленных стандартов. Сообщается, что продолжительность этих нагрузок составляет от 50 до 200 мсек и считается близкой к естественным периодам типичных морских сооружений (от 300 до 1100 мсек). Yasseri et al. [33] также предложили избыточное давление в 0,9 бар и 2,25 бар в качестве событий нижнего и верхнего уровня для взрывов углеводородов, соответственно. Во время события взрыва могут произойти следующие три основных последствия; а именно, избыточное давление взрыва, динамическое давление (лобовые нагрузки) и снаряды, ракеты и шрапнель.Среди этих последствий повышенное давление взрыва обычно считается наиболее важным измерением. При отсутствии данных для конкретного проекта в Техническом стандарте Chevron было предложено, чтобы нагрузка, равная одной трети нагрузки положительной фазы, могла рассматриваться для отрицательного фазового давления. Отрицательные давления обычно находятся в диапазоне 10–30% от максимального давления [34]. Взрывные нагрузки на открытые каркасные конструкции, конструктивные элементы, элементы оборудования и трубопроводы обычно вызываются динамическими нагрузками давления [35], содержащими нагрузки сопротивления, инерционные нагрузки и нагрузки перепада давления.Первые две нагрузки аналогичны условиям силы жидкости в уравнениях Моррисона (см. Уравнение (5)) [36].FD = π4CmρD2∂U∂t + 12ρvgas2CDA
(5)
F D — сила сопротивления, C m и C D — коэффициенты инерции и сопротивления. Для небольших объектов и типичных скоростей газа вклад инерционной нагрузки составляет менее 1% силы, поэтому им можно пренебречь [37]. Следовательно, уравнение Моррисона может быть сокращено, а величина сил сопротивления на стальных элементах может быть рассчитана с использованием уравнения (6).где C D — коэффициент лобового сопротивления объекта, зависящий от формы конструкции (площадь проекции), ρ — плотность газа (кг / м 3 ), v gas — скорость несгоревшего газа. смесь (м / с) и А — проектируемая площадь конструкции ( 2 м). Поскольку предсказать плотность и скорость газа в случае взрыва очень сложно, Mohamed et al. В [30] сообщается, что расчет динамического давления (нагрузки сопротивления) в уравнении (6) можно упростить до следующего эмпирического выражения, полученного из уравнения (6).где q D (t) — линейная нагрузка на трубу по отношению ко времени, p (t) — временная история максимального избыточного давления, а OD — внешний диаметр трубы. Согласно уравнению (7) динамическое давление можно рассчитать, используя максимальные значения избыточного давления. Максимальное динамическое давление P max 2,5 бар было выбрано на основе Mohamed et al. [30], в то время как пиковое отрицательное давление P мин , составляющее -0,83 бар, было принято за одну треть максимального динамического давления, как указано в Техническом стандарте Chevron и Hansen et al.[34]. Длительность давления 0,136 с для давлений P max 2,5 бар и продолжительность 0,24 с для P min при -0,83 бар были определены с помощью кривой на рисунке 9. Профиль волны динамического давления может быть разработан с использованием давлений. и информация о продолжительности. Идеализированная треугольная форма волны, показанная на рисунке 10, рассматривалась для описания истории динамического давления, которая применялась в моделях FE.В ходе анализа на фланцы колонки было приложено равномерное распределенное давление 2,5 бар.Чтобы упростить задачу, перетаскивание на немоделированные трубы и неструктурные элементы на раме не учитывались. Поскольку направление взрыва и продольное направление балки параллельны, поперечные давления на балки должны минимально воздействовать, и, таким образом, к балкам не прикладывались взрывные нагрузки.
В случае взрыва конструкции могут прогнуться и претерпеть значительные геометрические изменения, поэтому необходимо также учитывать геометрическую нелинейность [20]. На начальном этапе можно указать начальные условия, граничные условия и предопределенные поля, применимые к анализу.В дополнение к начальному этапу были указаны три этапа для моделирования анализа взрыва, а именно; собственный вес (квазистатический анализ с учетом веса конструкции и статической нагрузки), взрыв (динамический анализ с использованием истории динамического давления с распространением собственного веса) и после взрыва (активна только статическая нагрузка, без распространения взрывной нагрузки из предыдущего анализа шаг). На каждом этапе анализа настройки приращения были установлены на автоматическое приращение, так что ABAQUS автоматически регулирует размер приращения времени в зависимости от числового предела стабильности [20].Перед приложением динамического давления исходное состояние конструкции находилось в статическом состоянии под собственным весом, состоящим из статической нагрузки на конструкцию и масс трубопроводов. К сожалению, ABAQUS не может напрямую комбинировать статический анализ с явным динамическим анализом в одной и той же модели. Когда используется явный динамический анализ, весь последующий анализ на следующих шагах также должен выполняться в явном динамическом режиме. Следовательно, силы собственного веса стержня также необходимо анализировать с помощью явного динамического анализа.Когда собственный вес применяется мгновенно в динамическом анализе, возникает колебательная вертикальная сила реакции, как показано на рисунке 11. Эти колебания не представляют правильное статическое состояние, в котором должна находиться конструкция до начала взрыва. Это колебание приведет к неправильным изменениям напряжения во время и после фактического динамического анализа взрыва. Чтобы решить эту проблему, в динамическом анализе собственного веса была реализована нагрузка на рампу, при которой нагрузка прикладывалась медленно, чтобы избежать динамического эффекта.Основа этого метода связана с концепцией динамического случая «ступенчатой силы с конечным временем нарастания» [16,17,18], в котором время нарастания динамической нагрузки от собственного веса относительно велико и превышает три умноженный на естественный период конструкции, динамический отклик является квазистатическим или подобным статической силе. Таким образом, время нарастания 2,15 с (= 3 × 0,717 с) было использовано на динамическом этапе с собственным весом, как показано на рисунке 12. Результат реализации наклонной нагрузки на этапе собственного веса представлен на рисунке 13, при этом колебания отсутствуют. произошло в динамическом шаге с собственным весом.На этапе анализа «взрыва» было введено динамическое давление. Продолжительность этапа анализа взрыва была указана в соответствии с общей продолжительностью определения амплитуды взрыва 0,376 с. На этом этапе анализа в анализ был включен собственный вес, полученный на предыдущем этапе анализа собственного веса. После этапа анализа взрыва был создан последний этап анализа, названный пост-взрывом, с целью изучения реакции конструкции после взрыва. Никакая нагрузка не применялась на этом этапе, за исключением распространения собственного веса из предыдущего шага.Поскольку переходный динамический отклик является основным интересом исследования, длительность шага 2 с была рассмотрена в анализе после взрыва. В динамическом анализе взрыва максимальный динамический отклик обычно происходит в пределах продолжительности переходного отклика. Таким образом, продолжительность 2 с считается достаточной для описания установившегося отклика конструкции. Более того, необходимо избегать более продолжительной продолжительности, чтобы минимизировать общую продолжительность вычислений.