Введение 3
1. Железобетон как конструктивный строительный материал 5
2. Основные положения МКЭ 7
3. Расчет железобетонных конструкций в ППП ANSYS 9
4. Используемые в расчете конечные элементы из ППП ANSYS 12
5. Геометрическое и конечно-элементное моделирование пролета
рассчитываемого моста 13
6. Результаты расчета наибольшего по длине пролета моста 16
Заключение 22
Список литературы 23
Приложение
Элементы зданий и сооружений, выполненные из бетона- это бетонные конструкции. Ввиду того, что прочность бетона на растяжение мала, они применяются в тех случаях, когда воспринимают преимущественно сжимающие усилия. Что бы растягивающие усилия в бетонных конструкциях были выше, они включают в себя стальную арматуру. Такие конструкции, в которых используется бетон и арматура, являются железобетонными.
Наиболее распространенные по объёму и по областям применения являются железобетонные и бетонные конструкции. [1-3]. В современном строительстве железобетон применяется в виде сборных конструкций индустриального изготовления, которые используются при возведении всех типов зданий и многих инженерных сооружений. Рациональные области применения монолитного железобетона — гидротехнические сооружения, фундаменты, различные дорожные покрытия, резервуары, башни, и т.п. В эксплуатации при высоких и низких температурах или в условиях химически агрессивных сред (тепловые агрегаты, здания и сооружения чёрной и цветной металлургии, химической промышленности и др.) используют специальные виды бетона и железобетона. Использовав высокопрочные бетон и арматуру возможно достичь уменьшения массы, снижения стоимости, расхода материалов в железобетонных конструкциях.
Железобетон в своей строительной практике имеет очень широкое распространение. Он применяется наравне со сталью, за исключением тех областей, где его использование невозможно. Железобетон состоит из бетона и арматуры [6-8]. В строительных нормах «Бетонные и железобетонные конструкции» возможно применение девятнадцати классов бетона, семи классов стержневой арматуры и пяти классов проволочной арматуры. Для обычных, ненапрягаемых железобетонных конструкций наиболее часто используются бетоны В15, В25, ВЗО; стержневая арматура А-III, А-II, A-I; проволочная арматура Вр-1.
Конструкции из железобетона широко используют в строительстве при воздействии температур не выше 50 °С и не ниже -70 °С. В каждой отрасли промышленности имеются экономичные формы конструкций из сборного, монолитного или сборно-монолитного железобетона. Временем доказано, что во многих случаях конструкции из железобетона целесообразнее стальных или каменных. К ним относятся: дороги, мосты, морские сооружения, аэродромы, реакторы, прессовые устройства, фабричнозаводские, складские и общественные здания и сооружения; тонкостенные пространственные конструкции, бункера и резервуары, трубопроводы; фундаменты под прокатные станы и под машины с динамическими нагрузками, башни, дымовые трубы, и многие другие массивные сооружения.
На сегодняшний день очень актуальна тема деформирования бетонных и железобетонных конструкций. Актуальна она во всей строительной промышленности. Актуальность деформирования железобетонных конструкций приводит к тому, что данная тема в наше время нуждается в дальнейших разработках, так как она раскрыта лишь частично. Необходимость исследования процессов деформирования армированных бетонных конструкций ясна, так как они несут в себе огромную пользу для человечества.
Деформация - изменение взаимного положения частиц тела, которое связано с их перемещением друг относительно друга. Деформация представляет собой результат изменения межатомных расстояний и перегруппировки блоков атомов. Обычно деформация сопровождается изменением величин межатомных сил, мерой которого является упругое механическое напряжение.
Цель данной работы заключается в выявлении наибольшей информации армированных бетонных конструкций и направление этой информации в нужное русло. Задача заключается в том, что нужно рассчитать железобетонную конструкции в ППП ANSYS, сделать геометрическое и конечно-элементное моделирование пролета рассчитываемого моста.
В магистерской диссертации дано определение железобетона как конструктивного строительного материала. Ввели основные положения метода конечных элементов. Описали методику построения расчетов железобетонных конструкций в ППП ANSYS. Описали используемые в расчете конечные элементы. Провели геометрическое и конечно-элементное моделирование пролета рассчитываемого моста. Проанализировали результаты расчета наибольшего по длине пролета моста. Построили методику расчета армированных транспортных сооружений в ППП ANSYS. Методика предполагает включение пучков арматуры в расчетную схему задачи в виде отдельных одномерных конечных элементов (со свойствами стали) стержня. В этом случае геометрическое моделирование типовых бетонных подконструкций осуществляется таким образом, чтобы основные пучки арматуры проходили по ребрам «объемов», моделируемых в ANSYS. Благодаря этой методике, мы достигли легкого моделирования типовых пролетов мостов из стандартных тавровых балок разного размера. Произведен расчет реального пролета. Показано необходимость реконструкции. Программа, реализующая предложенную методику, внедрена в рабочую практику НПО «Мосты» г. Казань.
1. Галлагер Р. Метод конечных элементов. Основы. - М. : Мир, 1984. - 428 с.
2. Сахаров А.С., Кислоокий В.Н., Киричевский В.В., Альтенбах Н., Габберт У., Данкерт Ю., Кепплер Х., Кочык З. Метод конечных элементов в механике твердых тел. - Киев : Вища школа, 1982. -480 с.
3. Зенкевич О. Метод конечных элементов в технике. -М. : Мир, 1975. - 541с
4. Оден Д. Конечные элементы в нелинейной механике сплошных сред. - М.
: Мир, 1976. - 464 с.
5. Норри Д. де Фриз Ж. Введение в метод конечных элементов. М.: Мир, 1981.-30 4 с.
6. Розин Л.А. Метод конечных элементов в применении к упругим системам. - М. : Стройиздат, 1977.-129 с.
7. Постнов В.А., Хархурим Н.Я. Метод конечных элементов в расчете судовых конструкций. - Л. : Судостроение, 1974. -34 4 с.
8. Розин Л.А. Расчет гидротехнических сооружений на ЭЦВМ. Метод конечных элементов. - Л. : Энергия, 1971. -214 с.
9. М. С. Торяник, П. Ф. Вахненко, Л. В. Фалеев, Л. И. Сердюк, А. М. Кузьменко, К. X. Доля. Расчет железобетонных конструкций при сложных деформациях. Под ред. М. С. Торяника. М., Стройиздат, 1974. 297 с. Авт.: Торяник М. С, Вахненко П. Ф., Фалеев Л. В. и др.
10. Пискунов А.А., Зиннуров Т.А., Бережной Д.В., Умаров Б.Ш., Вольтер
А.Р. О результатах экспериментального и численного исследований напряженно-деформированного состояния бетонных конструкций, армированных предварительно напряженными полимеркомпозитными стержнями // Транспортные сооружения, 2018 №2, https ://t-
s.today/PDF/02SATS218.pdf
11. Piskunov A.A., Zinnurov T.A., Berezhnoi D.V., Umarov B.S., Volter A.R. and Balafendieva I.S. On the results of experimental and numerical studies of the stress-strain state of concrete structures reinforced with pre-stressed polymer composite links // Journal of Physics: Conference Series, 2019, Vol.1158, 032048
12. Zinnurov T.A., Piskunov A.A., Safiyulina L.G., Petropavlovskih O.K., Yakovlev D.G., Berezhnoi D.V. and Balafendieva I.S. Numerical modeling of composite reinforcement with concrete // Journal of Physics: Conference Series, 2019, Vol.1158, 042046