Напряжённо-деформированное состояние сталебетон-ных безбалочных перекрытий

Abstract

RU: Диссертация посвящена теоретико-экспериментальным исследованиям сталебетонных квадратных плит в условиях статического кратковременного нагружения. Проведенный обзор литературных источников позволяет сделать вывод о том, что существенной проблемой сталебетонных конструкций является объединение плоского стального листа с бетоном. Этот вопрос требует детального рассмотрения и новых решений. Недостаточно изучена жесткость и прочность композитных плит с внешним армированием с учетом плоского напряженного состояния. В работе предложена математическая модель сталебетонной плиты для исследования её напряжённо-деформированного состояния. Теоретической основой определения прогибов является уравнение, аналогичное уравнению Софи Жермен на плоскости с учётом композитности плиты при определении жесткости. Предложен алгоритм и написана программа расчёта плоского напряжённо-деформированного состояния сталебетонной плиты итерационным методом, на каждом шаге которого уточняются механические характеристики бетона и решается уравнение Софи Жермен на плоскости совместно с граничными условиями конечно-разностным методом. Разработана расчётная модель сталебетонных плит с использованием метода конечных элементов; при помощи программного комплекса «ЛИРА» оценено напряжённо-деформированное и предельное состояния. Разработана методика оценки несущей способности квадратных сталебетон-ных плит методом предельного равновесия. В результате экспериментальных исследований квадратных сталебетонных плит были получены данные о характере их напряженно-деформированного состоя-ния на различных этапах нагружения, а также данные о характере трещинообразова-ния и предельном состоянии конструкции. Исследование полученных данных позво-лило оценить влияние шага анкерных упоров на несущую способность и деформа-тивность сталебетонных плит. Можно сделать вывод об эффективности использова-ния плит с шагом анкерных упоров 50 мм (1/20 стороны плиты), так как по резуль-татам исследования они имеют наибольшую несущую способность и наименьшую деформативность. Получено удовлетворительное совпадение экспериментальных результатов и расчётов, полученных при помощи программного комплекса «ЛИРА» и методом конечных разностей, что позволяет сделать вывод о соответствии математической модели исследуемому процессу разрушения плиты. Сравнение прочности и жёсткости сталебетонных и монолитных железобе-тонных плит на основании численного эксперимента даёт возможность сделать вы-вод о более эффективной работе сталебетонной плиты по сравнению с железобетон-ной: при одинаковом расходе бетона и проценте армирования сталебетонные плиты несут нагрузку в 2,7–3 раза большую, чем железобетонные. При этом прогибы на момент разрушения практически совпадают. Предложенная конструкция сталебетонной плиты обеспечивает экономию ме-талла и снижение трудоёмкости изготовления по сравнению с монолитными желе-зобетонными плитами. Результаты диссертационной работы внедрены в практику проектирования и строительства.

EN: The thesis is devoted to theoretical and experimental research steel-concrete square plates under static load short. The mathematical model steel-concrete plate to explore its stress-strain state is proposed. The theoretical basis for determining the deflection equation is similar to equation Sophie Germain on the plane considering composite boards in determining stiffness. The algorithm, written program for calculating flat stress-strain state steel-concrete plate. The developed simulation model estimates the stress-strain state steel-concrete plates using software complex "LIRA". The method of assessment of carrying capacity steel-concrete square plates by limiting equilibrium is proposed. Experimental research steel-concrete square plates and received data on the nature of the stress-strain state, cracking and limit state design. Tests allowed to evaluate the effect of anchor step emphasis on carrying capacity and deformability steel-concrete plates. The satisfactory coincidence of experimental and calculated data suggests the appropriateness of the mathematical model studied process fracture plates. The results of the thesis into practice design and construction.