Помощь студентам в учебе
Исследование работы большепролетных предварительно напряженных ж/б конструкций производства Eurocomp Ural и узлов их опирания
|
АННОТАЦИЯ 2
ВВЕДЕНИЕ 6
1 АНАЛИЗ СОСТОЯНИЯ ВОПРОСА 8
2 ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ
2.1 Архитектурные решения производственно-складского здания
2.1.1 Описание и обоснование внешнего и внутреннего вида объекта
капитального строительства, его пространственной, планировочной и функциональной организации 10
2.1.2 Описание и обоснование использованных композиционных приемов при оформлении фасадов и интерьеров объекта капитального
строительства 12
2.1.3 Описание решений по отделке помещений основного,
вспомогательного, обслуживающего и технического назначения 13
2.1.4 Описание архитектурных решений, обеспечивающих естественное
освещение помещений с постоянным пребыванием людей 13
2.1.5 Описание архитектурно-строительных мероприятий, обеспечивающих защиту помещений от шума, вибрации и другого воздействия 13
2.2 Конструктивные решения производственно-складского здания
2.2.1 Описание и обоснование конструктивных решений зданий и
сооружений, включая их пространственные схемы, принятые при
Взам. инв. № выполнении расчетов строительных конструкций 14
2.2.2 Описание конструктивных и технических решений подземной
части объекта капитального строительства 17
3 МЕТОДИКА РАСЧЕТА 18
4 РАСЧЕТ БАЛКИ ПРЯМОУГОЛЬНОГО СЕЧЕНИЯ
4.1 Ручной расчет
4.1.1 Расчет предварительных напряжений в бетоне и арматуре 20
4.1.2 Расчет по I группе предельных состояний 26
4.1.3 Расчет по II группе предельных состояний 35
4.2 Расчет методом конечных элементов
4.2.1 Допуски к расчету методом конечных элементов 43
4.2.2 Расчет модели из стержневых конечных элементов 51
4.2.3 Расчет модели из пластинчатых конечных элементов 52
4.2.4 Расчет модели из объемных конечных элементов 54
Выводы по расчету 56
5 РАСЧЕТ БОЛЬШЕПРОЛЕТНОЙ ПЛИТЫ ПОКРЫТИЯ ТИПА «ЧАЙКА»
5.1 Ручной расчет
5.1.1 Приведение сечения плиты покрытия к типовому тавровому 57
5.1.2 Расчет предварительных напряжений в бетоне и арматуре 58
5.1.3 Расчет по I группе предельных состояний 65
5.1.4 Расчет по II группе предельных состояний 79
5.2 Расчет методом конечных элементов
5.2.1 Допуски к расчету методом конечных элементов 98
5.2.2 Расчет модели из стержневых конечных элементов 98
5.2.3 Расчет модели из пластинчатых конечных элементов 101
5.2.4 Расчет модели из объемных конечных элементов 104
Выводы по расчету 107
6 РАСЧЕТ УЗЛА ОПИРАНИЯ ЖЕЛЕЗОБЕТОННОЙ ПОДКРАНОВОЙ БАЛКИ
6.1 Ручной расчет
6.1.1 Сбор нагрузок 108
6.1.2 Проверка на прочность 111
6.1.3 Деформации и перемещения 113
6.1.4 Расчет анкеровки опорных частей 115
6.2 Расчет методом конечных элементов
6.2.1 Допуски к расчету методом конечных элементов 117
6.2.2 Расчет модели из пластинчатых конечных элементов 119
6.2.3 Расчет модели из объемных конечных элементов 120
Выводы по расчету 122
ОБЩИЕ ВЫВОДЫ 124
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК 126
ВВЕДЕНИЕ 6
1 АНАЛИЗ СОСТОЯНИЯ ВОПРОСА 8
2 ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ
2.1 Архитектурные решения производственно-складского здания
2.1.1 Описание и обоснование внешнего и внутреннего вида объекта
капитального строительства, его пространственной, планировочной и функциональной организации 10
2.1.2 Описание и обоснование использованных композиционных приемов при оформлении фасадов и интерьеров объекта капитального
строительства 12
2.1.3 Описание решений по отделке помещений основного,
вспомогательного, обслуживающего и технического назначения 13
2.1.4 Описание архитектурных решений, обеспечивающих естественное
освещение помещений с постоянным пребыванием людей 13
2.1.5 Описание архитектурно-строительных мероприятий, обеспечивающих защиту помещений от шума, вибрации и другого воздействия 13
2.2 Конструктивные решения производственно-складского здания
2.2.1 Описание и обоснование конструктивных решений зданий и
сооружений, включая их пространственные схемы, принятые при
Взам. инв. № выполнении расчетов строительных конструкций 14
2.2.2 Описание конструктивных и технических решений подземной
части объекта капитального строительства 17
3 МЕТОДИКА РАСЧЕТА 18
4 РАСЧЕТ БАЛКИ ПРЯМОУГОЛЬНОГО СЕЧЕНИЯ
4.1 Ручной расчет
4.1.1 Расчет предварительных напряжений в бетоне и арматуре 20
4.1.2 Расчет по I группе предельных состояний 26
4.1.3 Расчет по II группе предельных состояний 35
4.2 Расчет методом конечных элементов
4.2.1 Допуски к расчету методом конечных элементов 43
4.2.2 Расчет модели из стержневых конечных элементов 51
4.2.3 Расчет модели из пластинчатых конечных элементов 52
4.2.4 Расчет модели из объемных конечных элементов 54
Выводы по расчету 56
5 РАСЧЕТ БОЛЬШЕПРОЛЕТНОЙ ПЛИТЫ ПОКРЫТИЯ ТИПА «ЧАЙКА»
5.1 Ручной расчет
5.1.1 Приведение сечения плиты покрытия к типовому тавровому 57
5.1.2 Расчет предварительных напряжений в бетоне и арматуре 58
5.1.3 Расчет по I группе предельных состояний 65
5.1.4 Расчет по II группе предельных состояний 79
5.2 Расчет методом конечных элементов
5.2.1 Допуски к расчету методом конечных элементов 98
5.2.2 Расчет модели из стержневых конечных элементов 98
5.2.3 Расчет модели из пластинчатых конечных элементов 101
5.2.4 Расчет модели из объемных конечных элементов 104
Выводы по расчету 107
6 РАСЧЕТ УЗЛА ОПИРАНИЯ ЖЕЛЕЗОБЕТОННОЙ ПОДКРАНОВОЙ БАЛКИ
6.1 Ручной расчет
6.1.1 Сбор нагрузок 108
6.1.2 Проверка на прочность 111
6.1.3 Деформации и перемещения 113
6.1.4 Расчет анкеровки опорных частей 115
6.2 Расчет методом конечных элементов
6.2.1 Допуски к расчету методом конечных элементов 117
6.2.2 Расчет модели из пластинчатых конечных элементов 119
6.2.3 Расчет модели из объемных конечных элементов 120
Выводы по расчету 122
ОБЩИЕ ВЫВОДЫ 124
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК 126
Актуальность данной темы обусловлена отсутствием на российском рынке сборных железобетонных изделий, позволяющих перекрывать большие пролеты зданий. Основным преимуществом данных изделий является их высокая заводская готовность, отсутствие электросварки в узлах опирания, их универсальность, большое разнообразие форм и сечений и экономичность по сравнению с металлоконструкциями. Сама технология Eurocomp Ural подразумевает проектно- компонуемые изделия любой геометрии и конфигурации за счет универсальных опалубочных форм и оборудования. Однако на текущий момент на территории отсутствуют нормативная база по применению данных изделий в строительстве, результаты испытаний и сертификаты соответствия, что не позволяет в полной мере их использовать в проектной деятельности. Применение изделий Eurocomp Ural ограничивалось только индивидуальными единичными объектами, таких как складское одноэтажное здание в г. Челябинск и пристрой к цеху производства металлоконструкций «ПрокатМонтаж» в г. Магнитогорск. Еще одним основным препятствием для использования большепролетных изделий является отсутствие типовых решений, а также методик расчета нетиповых конструкций, что определяет выбор проектировщиков в пользу типовых стандартных решений или металлоконструкций.
Выбор данной темы обусловлен наличием вышеуказанных проблем применения изделий Eurocomp Ural в строительстве на территории России и ее результат позволит продвинуться дальше для решения этих проблем.
Цели выпускной квалификационной работы:
выявление возможности расчета конструкций нетипового сечения по существующей методике СП, а так же расчета нелинейно-деформируемой модели методом конечных элементов в ПК «Лира-САПР»;
определение наиболее оптимального способа расчета нетиповых конструкций.
Задачи:
провести расчеты плиты покрытия нетипового сечения «Чайка» производства Eurocomp Ural по методике СП 63.133300.2018, а так же методом конечных элементов в ПК «Лира-САПР»;
сопоставить результаты расчетов между собой и сделать вывод о возможности использования данных методик;
провести расчеты узла опирания железобетонных подкрановых балок на неопреновую прокладку с анкерными стержнями по методике расчета опор мостовых конструкций ОДМ 218.2.002-2008, а так же методом конечных элементов в ПК «Лира-САПР»;
сопоставить результаты расчетов между собой, сделать вывод о возможности использования данных методик.
Выбор данной темы обусловлен наличием вышеуказанных проблем применения изделий Eurocomp Ural в строительстве на территории России и ее результат позволит продвинуться дальше для решения этих проблем.
Цели выпускной квалификационной работы:
выявление возможности расчета конструкций нетипового сечения по существующей методике СП, а так же расчета нелинейно-деформируемой модели методом конечных элементов в ПК «Лира-САПР»;
определение наиболее оптимального способа расчета нетиповых конструкций.
Задачи:
провести расчеты плиты покрытия нетипового сечения «Чайка» производства Eurocomp Ural по методике СП 63.133300.2018, а так же методом конечных элементов в ПК «Лира-САПР»;
сопоставить результаты расчетов между собой и сделать вывод о возможности использования данных методик;
провести расчеты узла опирания железобетонных подкрановых балок на неопреновую прокладку с анкерными стержнями по методике расчета опор мостовых конструкций ОДМ 218.2.002-2008, а так же методом конечных элементов в ПК «Лира-САПР»;
сопоставить результаты расчетов между собой, сделать вывод о возможности использования данных методик.
В ходе выполнения выпускной квалификационной работы (ВКР) было выполнено следующее:
1. Произведены расчеты плиты покрытия нетипового сечения «Чайка» производства Eurocomp Ural по методике СП 63.133300.2018, а так же методом конечных элементов (МКЭ) в ПК «Лира-САПР».
Рассматривались результаты расчетов на двух основных этапах - на этапе изготовления плиты покрытия и на этапе эксплуатации.
При изготовлении, т.е. при нагрузках от собственного веса и обжатия, наблюдается значительный выгиб плиты. При эксплуатации наблюдается прогиб до 12,7 мм (ручной расчет), значение которого входит в допустимые (см. п. 4.1.3).
Результаты некоторых величин довольно близки. Но в основном результаты разнятся с разной погрешностью. Это говорит о том, что необходимо проверять ручной расчет на наличие возможных ошибок, а так же возможно необходима корректировка нелинейно-деформируемых моделей.
Результаты расчетов: ручного и МКЭ отображены на листах 5,6 формата А1.
2. Произведен расчеты узла опирания железобетонных подкрановых балок на неопреновую прокладку с анкерными стержнями по методике расчета опор мостовых конструкций ОДМ 218.2.002-2008, а так же методом конечных элементов (МКЭ) в ПК «Лира-САПР».
Рассматривались результаты расчетов на двух основных этапах - на этапе монтажа узла и на этапе эксплуатации (т.е. минимальная и максимальная нагрузка).
При монтаже узла, т.е. при нагрузках от собственного веса подкрановых балок, наблюдается не значительный сдвиг по оси Х подкрановых балок в сторону центров их пролетов.
Наиболее неблагоприятное воздействие при эксплуатации на расчетные схемы оказывает максимальная нагрузка от тележки крана и тормозная нагрузка от крана влево.
Существенное отличие в схемах не позволяет полноценно сравнивать результаты - в плоской схеме неопреновая прокладка «жестко» прикреплена к бетонным элементам, а в объемной схеме ее отделяют от бетона элементы сцепления.
Расчету узла еще требуется дополнительные исследования, создание различных вариантов нелинейно-деформируемых моделей (НДМ), возможно, проверка ручного расчета.
Результаты расчетов: ручного и МКЭ узла отображены на листе 7 формата А1.
В целом, данное исследование еще требует продолжения, а именно проверок ручного расчета и корректировок НДМ для расчета МКЭ с помощью ПК «Лира- САПР». Предполагаю, что выбирая из данных четырех вариантов расчета, проектировщик отдаст предпочтение одному из вариантов расчета МКЭ, а именно НДМ из плоских КЭ. На то есть несколько причин:
- в отличие от ручного расчета, расчет в ПК гораздо быстрее и эффективнее, исключает ошибки по причине «человеческого фактора»;
- в отличие от НДМ из стержневых КЭ, в плоской модели не нужно принимать слишком много допущений, поскольку первая так или иначе предполагает типовой вариант сечения. В плоской модели гораздо проще осуществить задумку. Вопрос уже в том, сколько допущений для плоской модели примет проектировщик. Например, в плоской НДМ данной ВКР принято больше допущений, чем в работе Карякина А.А. кафедры СКиС ЮУрГУ в г. Челябинск, что повлекло возможные расхождения в результатах расчетов;
- в отличие от НДМ из объемных КЭ, моделирование НДМ из плоских КЭ позволяет значительно сэкономить время, что является важным фактором на производстве, несмотря на то, что расчет НДМ из объемных КЭ может дать более точный результат.
Таким образом, при выполнении данной ВКР достигнуты все поставленные цели.
1. Произведены расчеты плиты покрытия нетипового сечения «Чайка» производства Eurocomp Ural по методике СП 63.133300.2018, а так же методом конечных элементов (МКЭ) в ПК «Лира-САПР».
Рассматривались результаты расчетов на двух основных этапах - на этапе изготовления плиты покрытия и на этапе эксплуатации.
При изготовлении, т.е. при нагрузках от собственного веса и обжатия, наблюдается значительный выгиб плиты. При эксплуатации наблюдается прогиб до 12,7 мм (ручной расчет), значение которого входит в допустимые (см. п. 4.1.3).
Результаты некоторых величин довольно близки. Но в основном результаты разнятся с разной погрешностью. Это говорит о том, что необходимо проверять ручной расчет на наличие возможных ошибок, а так же возможно необходима корректировка нелинейно-деформируемых моделей.
Результаты расчетов: ручного и МКЭ отображены на листах 5,6 формата А1.
2. Произведен расчеты узла опирания железобетонных подкрановых балок на неопреновую прокладку с анкерными стержнями по методике расчета опор мостовых конструкций ОДМ 218.2.002-2008, а так же методом конечных элементов (МКЭ) в ПК «Лира-САПР».
Рассматривались результаты расчетов на двух основных этапах - на этапе монтажа узла и на этапе эксплуатации (т.е. минимальная и максимальная нагрузка).
При монтаже узла, т.е. при нагрузках от собственного веса подкрановых балок, наблюдается не значительный сдвиг по оси Х подкрановых балок в сторону центров их пролетов.
Наиболее неблагоприятное воздействие при эксплуатации на расчетные схемы оказывает максимальная нагрузка от тележки крана и тормозная нагрузка от крана влево.
Существенное отличие в схемах не позволяет полноценно сравнивать результаты - в плоской схеме неопреновая прокладка «жестко» прикреплена к бетонным элементам, а в объемной схеме ее отделяют от бетона элементы сцепления.
Расчету узла еще требуется дополнительные исследования, создание различных вариантов нелинейно-деформируемых моделей (НДМ), возможно, проверка ручного расчета.
Результаты расчетов: ручного и МКЭ узла отображены на листе 7 формата А1.
В целом, данное исследование еще требует продолжения, а именно проверок ручного расчета и корректировок НДМ для расчета МКЭ с помощью ПК «Лира- САПР». Предполагаю, что выбирая из данных четырех вариантов расчета, проектировщик отдаст предпочтение одному из вариантов расчета МКЭ, а именно НДМ из плоских КЭ. На то есть несколько причин:
- в отличие от ручного расчета, расчет в ПК гораздо быстрее и эффективнее, исключает ошибки по причине «человеческого фактора»;
- в отличие от НДМ из стержневых КЭ, в плоской модели не нужно принимать слишком много допущений, поскольку первая так или иначе предполагает типовой вариант сечения. В плоской модели гораздо проще осуществить задумку. Вопрос уже в том, сколько допущений для плоской модели примет проектировщик. Например, в плоской НДМ данной ВКР принято больше допущений, чем в работе Карякина А.А. кафедры СКиС ЮУрГУ в г. Челябинск, что повлекло возможные расхождения в результатах расчетов;
- в отличие от НДМ из объемных КЭ, моделирование НДМ из плоских КЭ позволяет значительно сэкономить время, что является важным фактором на производстве, несмотря на то, что расчет НДМ из объемных КЭ может дать более точный результат.
Таким образом, при выполнении данной ВКР достигнуты все поставленные цели.
