Иванов Д.В.
РАСЧЕТ КОНСТРУКЦИЙ МНОГОЭТАЖНОГО МОНОЛИТНОГО ЗДАНИЯ С УЧЕТОМ НЕЛИНЕЙНЫХ СВОЙСТВ ЖЕЛЕЗОБЕТОНА *
Аннотация:
в данной статье выполнен сравнительный анализ напряженно-деформированного состояния монолитных плит перекрытия многоэтажного здания в программном комплексе ЛИРА САПР 2022 с учётом физической нелинейности с результатами линейного расчёта.
Ключевые слова:
железобетон, Лира-САПР, деформации, перемещения, физическая нелинейность
Для обеспечения надежности и безопасности многоэтажных монолитных зданий необходимо в расчетах принимать во внимание изменение характеристик материалов железобетонных конструкций при эксплуатации. Это приводит к перераспределению усилий, значительному изменению перемещений и напряжений по сравнению с линейно-упругим расчетом.В линейных задачах зависимости между нагрузками и перемещениями, напряжениями и деформациями описываются с помощью закона Гука.Для решения физически и геометрически нелинейных задач, а также задач с наличием конструктивной нелинейности и предварительного напряжения необходимо производить нелинейные расчеты.В программном комплексе ЛИРА-САПР решение физически нелинейных задач производится шаговым методом. На каждом шаге решается линеаризованная система уравнений для текущего приращения вектора узловых нагрузок, сформированного для конкретного нагружения.Проектируемое многоэтажное жилое здание состоит из 2-х секций, разделенных между собой деформационным швом, имеет 20 наземных и 2 подземных этажа Форма в плане симметричная, близка к прямоугольнику, максимальные размеры в осях 86,80 × 28,20 м. Высота здания от планировочной отметки земли до составляет 67,22 м. На подземных этажах находятся технические помещения, двухуровневый паркинг на 94 машино-мест. На 1-ом этаже расположен вестибюль, офисы, пункт пожаротушения, помещение охраны, на 2-ом – квартиры свободной планировки. На этажах с 3-го по 20-й расположены 1, 2 и 3 комнатные квартиры.Стены подземной части выполнены из монолитного железобетона, толщиной 200 мм, колонны размером 250х800 выполнены из железобетона. Фундаментная монолитная железобетонная плита толщиной 800 мм, монолитные железобетонные плиты перекрытия этажей толщиной 220мм, монолитная железобетонная плита покрытия подземного паркинга толщиной 300мм. Ядром жесткости здания являются стены лестничной клетки и лифтовая шахта. Все элементы каркаса выполнены из монолитного железобетона класса Б30.Для сравнительного анализа расчета рассмотрим 1 блок-секцию проектируемого здания.Для всех вариантов расчета были приложены одинаковые нагрузки.Рисунок 1. Изополя перемещений по Z (G) РСH.Рисунок 2. Изополя перемещений по Z (G) от нелинейного расчета.Рисунок 3. Изополя моментов Мх от РСН.Рисунок 4. Изополя моментов Мх от нелинейного расчета.Рисунок 5. Изополя моментов Му от РСН.Рисунок 6. Изополя моментов Мy от нелинейного расчета.Рисунок 7. Изополя моментов Мху от РСН.Рисунок 8. Изополя моментов Мxy от нелинейного расчета.Рисунок 9. Изополя усилий Qх от РСН.Рисунок 10. Изополя усилий Qx от нелинейного расчета.Рисунок 11. Изополя усилий Qy от РСН.Рисунок 12. Изополя усилий Qy от нелинейного расчета.Результаты определения напряженно-деформированного состояния плит перекрытий, полученные на основе линейных и нелинейных расчетов конструктивной системы здания, представлены на графиках (рисунки 13 – 18). Здесь введены следующие обозначения: ЛР – линейный расчет, НР – нелинейный расчет.Рисунок 13. График максимальных перемещений плит перекрытия по Z от линейного и нелинейного расчета.Рисунок 14. График максимальных моментов Mx плит перекрытия от линейного и нелинейного расчета.Рисунок 15. График максимальных моментов My плит перекрытия от линейного и нелинейного расчета.Рисунок 16. График максимальных моментов Mxy плит перекрытия от линейного и нелинейного расчета.Рисунок 17. График максимальных усилий Qx плит перекрытия от линейного и нелинейного расчета.Рисунок 18. График максимальных усилий Qy плит перекрытия от линейного и нелинейного расчета.Таблица 1. Полученные результаты приведем в табличную форму.Выводы. В ПК ЛИРА-САПР 2022 была сформирована пространственная модель 20-этажного монолитного здания с двумя подземными этажами. Был произведен сравнительный анализ расчета плит перекрытия в линейной и нелинейной постановке. На основании полученных результатов можно сделать следующие выводы:Значения прогибов плит перекрытия при линейной и нелинейной постановке задач отличаются. При нелинейном расчете значения прогибов больше, чем при линейном, максимальное значение расхождения наблюдается на отм. +3,600 и составляет 32,49%, при этом среднее значение расхождений составляет 7,36%.Среднее значение расхождений моментов, возникающих в плите перекрытия составляет 5,79%.Среднее значение расхождений усилий, возникающих в плитах перекрытия составляет 13,39%.Рассмотренный методы расчета «шаговая нелинейность» позволяет оценить влияние снижения жесткостей материалов на изменение перемещений и перераспределение усилий при воздействии нагрузок на здание в процессе эксплуатации.
Номер журнала Вестник науки №6 (87) том 2
Ссылка для цитирования:
Иванов Д.В. РАСЧЕТ КОНСТРУКЦИЙ МНОГОЭТАЖНОГО МОНОЛИТНОГО ЗДАНИЯ С УЧЕТОМ НЕЛИНЕЙНЫХ СВОЙСТВ ЖЕЛЕЗОБЕТОНА // Вестник науки №6 (87) том 2. С. 1963 - 1976. 2025 г. ISSN 2712-8849 // Электронный ресурс: https://www.вестник-науки.рф/article/24121 (дата обращения: 15.07.2025 г.)
Вестник науки © 2025. 16+