УДК 624.072

РАСЧЕТ И КОНСТРУИРОВАНИЕ МОНОЛИТНЫХ КАРНИЗНЫХ УЗЛОВ ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫХ П-ОБРАЗНЫХ РАМ

Артюшин Дмитрий Викторович1, Баркаров Павел Витальевич2
1Пензенский государственный университет архитектуры и строительства, кандидат технических наук, доцент кафедры «Строительные конструкции»
2Пензенский государственный университет архитектуры и строительства, студент

Аннотация
В статье рассматриваются расчетные аналоговые стержневые и каркасно-стержневые модели монолитных карнизных узлов железобетонных П-образных рам с ломаным очертанием ригеля. Предлагается принцип эффективного армирования исследуемых узлов.

Ключевые слова: короткие железобетонные элементы, моделирование, принцип эффективного армирования, теоретические и экспериментальные исследования


CALCULATION AND DESIGNING OF MONOLITHIC EAVES KNOTS REINFORCED CONCRETE U-SHAPED FRAMES

Artyushin Dmitriy Viktorovich1, Barkarov Pavel Vitalyevich2
1Penza state University of architecture and construction, candidate of Technical Sciences, Associate Professor of the department «Building constructions»
2Penza state University of architecture and construction, student

Abstract
In article design analog rod and frame and rod models of monolithic eaves knots of reinforced concrete U-shaped frames with a broken outline of a crossbar are considered. The principle of effective reinforcing of the studied knots is offered.

Keywords: modeling, principle of effective reinforcing, short reinforced concrete elements, theoretical and experimental researches


Рубрика: 05.00.00 ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ

Библиографическая ссылка на статью:
Артюшин Д.В., Баркаров П.В. Расчет и конструирование монолитных карнизных узлов железобетонных П-образных рам // Современные научные исследования и инновации. 2015. № 4. Ч. 2 [Электронный ресурс]. URL: http://web.snauka.ru/issues/2015/04/52220 (дата обращения: 03.06.2017).

На основе ранее проведённого анализа результатов теоретических и экспериментальных исследований [1, 2] выявлено, что в монолитных карнизных узлах железобетонных П-образных рам с ломаным очертанием ригеля при действии изгибающего момента и поперечной силы основную роль играют главные сжимающие напряжения, концентрирующиеся в веерообразном направлении и сходящиеся к вершине внутреннего угла. Следовательно, исследуемые узлы можно включить в класс коротких железобетонных элементов, поскольку именно в них определяющую роль играют главные напряжения.
Разработано и исследовано три модификации расчетной аналоговой стержневой модели (АСМ) монолитных карнизных узлов рам (рис. 1 абв), которые базируются на основных положениях о том, что узел сопряжения ригеля и стойки относится к классу коротких элементов [3]. Проведена сравнительная оценка модификаций расчетной аналоговой стержневой модели и выявлено, что модификация модели АСМ М3 (рис. 1 в) более точно, по сравнению с остальными модификациями, описывает напряженно-деформированное состояние исследуемого узла и характер действующих усилий.
Разработанная аналоговая каркасно-стержневая модель (АКСМ), рис. 2, по сути, является несущим каркасом рассматриваемых монолитных карнизных узлов рам. Она выделяет наиболее нагруженные участки, которые условно названы полосами бетона и арматурными поясами, и образует несущую систему узла. Функцией такой аналоговой каркасно-стержневой модели является определение размеров и предельных состояний сечений расчетных элементов при всех возможных схемах разрушения узла.

Рис. 1. Модификации расчетной аналоговой стержневой модели АСМ М1чАСМ М3

Условия прочности записываются на основе предельных состояний расчетных сечений аналоговой каркасно-стержневой модели карнизных узлов монолитных рам. При разрушении рассматриваемых узлов сопряжения предельным состоянием расчетного сечения следует считать такое состояние, когда в бетоне и арматуре сечения появляются предельные усилия – Rb и Rs. В каркасно-стержневой модели карнизных узлов расчетным является сечение центрально-сжатых наклонных полос с размерами , где  – расчетная ширина наклонных сжатых полос (рис. 2);  – ширина сечения рамы.
Условия прочности имеют вид:
– при разрушении узлов по сжатым полосам

, (1)

где  – усилие сжатия в наклонной полосе бетона;  – коэффициент, корректирующий расчетную величину Rb в зависимости от напряженно-деформированного состояния бетона расчетного сечения и определяемый с помощью критерия прочности бетона;
– при разрушении в результате среза сжатых полос бетона

, (2)

где  – усилие среза в наклонной полосе бетона;  – коэффициент, корректирующий прочность бетона при сопротивлении растяжению;
– при разрушении по растянутым арматурным поясам

, (3)

где  – растягивающее усилие продольной арматуры ригеля, расположенной вдоль верхней грани, или продольной арматуры стойки.


Рис. 2. Расчетная аналоговая каркасно-стержневая модель АКСМ

Предложенные расчетные модели АСМ и АКСМ позволяют разработать принцип эффективного армирования монолитных карнизных узлов железобетонных рам. Анализ результатов исследований показывает, что в центральной части карнизного узла образуются трещины лучеобразного характера от раздавливания бетона, направленные от центра сгиба растянутой арматуры к внутреннему углу карнизного узла (рис. 3 а). Типовые решения по армированию карнизных узлов рам не в полной мере отражают характер их напряженно-деформированного состояния – клинообразная по форме сердцевина узла недостаточно заармирована. В этом случае наиболее эффективным мероприятием, предотвращающим возможное трещинообразование, является использование двух арматурных сеток С-1 с каждой стороны по толщине сечения рамы в качестве дополнительного армирования центральной части узла (рис. б). Рабочую арматуру сеток предлагается располагать по направлению действия главных напряжений на всю высоту сечения узла для прямого участия в работе расчетных элементов, оказывая сопротивление развитию деформаций укорочения (либо удлинения).
Таким образом, принцип эффективного армирования монолитных карнизных узлов заключается в том, чтобы размещать рабочую арматуру вдоль расчетных элементов аналоговых расчетных моделей.

Рис. 3. Схемы образования характерных трещин (а) и армирования центральной зоны карнизного узла монолитной рамы (б)

Кроме того, в сжатых элементах модели целесообразно применять арматуру, расположенную в поперечном направлении относительно осей этих элементов. Указанные рабочие стержни в первом случае будут препятствовать развитию продольных деформаций укорочения (или удлинения) в бетоне рассчитываемых элементов. Во втором случае рабочие стержни, расположенные в поперечном направлении сжатых бетонных полос, будут препятствовать развитию поперечных деформаций. Такой вид армирования будет идеальным с точки зрения эффективности расположения рабочей арматуры, позволяющий в полной мере соответствовать характеру сопротивления узловых соединений. В этом случае арматура выполняет две функции – играет роль рабочей и косвенной арматуры. Следовательно, оси аналоговых стержневых и каркасно-стержневых моделей являются схемой эффективного расположения арматуры.

 


Библиографический список
  1. Иванов И.А., Гучкин И.С., Демьянова В.С., Тараканов О.В., Чиненков Ю.В., Корнев Н.А. Отчет о производственных испытаниях опытных керамзитобетонных рам пролетом 21 м, имеющих опалубочные размеры по серии 1.822-2 и предназначенных для однопролетных сельскохозяйственных зданий // Пензенский ИСИ, НИИЖБ Госстроя СССР, Омский комбинат строительных конструкций. 1986.
  2. Артюшин Д.В., Баркаров П.В. Оценка напряженно-деформированного состояния монолитных карнизных узлов железобетонных П-образных рам // Вестник магистратуры. 2015. №3 (42). С. 26-28.
  3. Артюшин Д.В. Разработка методики расчета и конструирования монолитных узлов сопряжения железобетонных конструкций на основе аналоговых каркасно-стержневых моделей для развития комплекса Сводов Правил Норм нового поколения. // Труды общего собрания РААСН «Непрерывное архитектурно-строительное образование как фактор обеспечения качества среды жизнедеятельности». 2005.


Все статьи автора «Артюшин Дмитрий Викторович»


© Если вы обнаружили нарушение авторских или смежных прав, пожалуйста, незамедлительно сообщите нам об этом по электронной почте или через форму обратной связи.

Связь с автором (комментарии/рецензии к статье)

Оставить комментарий

Вы должны авторизоваться, чтобы оставить комментарий.

Если Вы еще не зарегистрированы на сайте, то Вам необходимо зарегистрироваться: