Напружено - деформований і граничний стани сталебетонних плит перекриттів

Abstract

UA: Дисертація присвячена розробці нових конструктивних рішень плит перекриттів із зовнішнім листовим армуванням та математичного апарату для оцінки напружено-деформованого та граничного станів. Розроблено конструкцію сталебетонної плити перекриття, в якій сумісна робота тонкого металевого листа з бетоном досягається завдяки зробленим в цьому листі прямокутним просічкам. Просічки відігнуті та приварені до бортових елементів листа, утворена металева конструкція заповнена бетоном. Були виготовлені та випробувані дослідні зразки з різним розташуванням просічок. При випробуванні зразків були отримані і проаналізовані дані про закономірності деформування та вичерпання несучої здатності плит, характер тріщиноутворення в бетоні та пластичних властивостей в сталевому листі, а також про схеми руйнування зразків перекриттів. На підставі експериментально і теоретично отриманої схеми руйнування розроблена методика оцінки несучої здатності сталебетонного перекриття за допомогою метода граничної рівноваги. Несуча здатність була визначена за нормальним перерізом та за міцністю контакту листа з бетоном. На основі методу кінцевих елементів за допомогою проектно-обчислювального комплексу Structure CAD для Windows була розроблена розрахункова модель сталебетонних плит перекриттів та оцінено напружено-деформований і обгрунтовано граничний стани.

RU: В сталебетонных конструкциях сцеплению листовой арматуры с бетоном по длине контакта придаётся первостепенное значение, так как надёжная связь является единственной гарантией эксплуатационной пригодности конструкций. Обзор накопленного материала показал, что необходимы новые конструктивные решения элементов с внешним листовым армированием, а особенно способов объединения плоского стального листа с бетонным слоем. Диссертация посвящена разработке новых конструктивных решений плит перекрытий с внешним листовым армированием и математического аппарата для оценки напряженно-деформированного и предельного состояний. Разработана конструкция плиты сталебетонного перекрытия, в которой совместная работа тонкого металлического листа с бетоном достигается благодаря сделанным в этом листе прямоугольным просечкам. Просечки отогнуты и приварены к бортовым элементам листа, полученная металлическая конструкция заполнена бетоном. Таким образом, по периметру плиты образовывались треугольные шпонки. Были изготовлены и испытаны девять опытных образцов квадратных плит перекрытий размерами в плане 11 м с различным расположением просечек: взаимно перпендикулярным (под углом 90 к кромке листа), веерообразным (под различными углами к кромке листа) и по углам плиты. При испытании образцов получены и проанализированы данные о закономерностях деформирования и исчерпания несущей способности плит при различных схемах расположения просечек, характере трещинообразования в бетоне и пластических свойств в стальном листе, а также о схеме разрушения образцов перекрытий. Экспериментальные исследования показали, что наиболее высокая несущая способность наблюдалась у плит с веерообразно расположенными просечками. Сравнение полученных экспериментальных значений разрушающих нагрузок с нагрузками для плит, в которых объединение бетонного слоя с листом выполнено при помощи анкерных упоров, свидетельствует о том, что предложенный способ объединения приводит к увеличению несущей способности плит в среднем на 20%. Увеличение несущей способности объясняется образованием по периметру плит треугольных шпонок, работающих на сжатие и предотвращающих сдвиг бетона относительно стального листа. На основании экспериментально и теоретически полученной схемы разрушения разработана методика оценки несущей способности сталебетонного перекрытия при помощи метода предельного равновесия. Несущая способность была определена по нормальному сечению и по прочности контакта листа с бетоном. На основании численного анализа, в целях оптимального проектирования выяснено, что количество просечек, выполняемых в стальном листе, необходимо определять из условия равенства предельных нагрузок по нормальному сечению и по контакту. Разработана расчётная модель сталебетонных плит на основе метода конечных элементов, при помощи проектно-вычислительного комплекса Structure CAD для Windows оценено напряженно-деформированное и обосновано предельное состояния.

EN: Dissertation aims at developing the new structural approaches of floor slabs with external sheet reinforcement and mathematical technique to estimate stress-strained and limiting states. Steel-concrete floor slab structure has been developed. Collaboration of a thin steel sheet with a concrete is provided with the help of rectangular notchings. Notchings are flanged and welded to the side elements of a sheet. A concrete fills the new-formed metallic construction. Experimental models with different location of notchings have been made and tested. During the test of samples we obtained and analyzed the data of deformation and slabs carrying capacity exhaustion laws, cracking character in a concrete and plastic properties in a steel sheet along with the scheme of floor slabs destruction. The technique for steel-concrete floors carrying capacity defining was developed with the help of limiting equilibrium method based on the experimental and theoretical obtained scheme. Carrying capacity was definite on the normal section and on contact durability of the sheet with a concrete. Based on the method of finished elements with the help of project-calculable complex Structure CAD for Windows the design model of steel-concrete floors was developed and stress-strained and limiting states were considered.