Дослідження напружено-деформованого стану вузлів сталезалізобетонних каркасно-монолітних будівель за допомогою інформаційних технологій розрахунку та будівельного інформаційного моделювання

Abstract

Сталезалізобетонні каркасно-монолітні будівлі інтегрують в собі переваги сумісної роботи залізобетону та жорсткого армування у вигляді сталевих профілів. Комбінація сталевих профілів, бетону і стержневої арматури має ряд переваг порівняно з звичайними залізобетонними конструкціями, які активно використовуються, зокрема, при зведенні висотних будівель, та дозволяють збільшити міцність і жорсткість елементів конструкцій та, в цілому, забезпечити несучу здатність конструктивних елементів при значно менших їх геометричних розмірах перерізів. Розвиток інформаційних технологій розрахунку будівельних конструкцій, зокрема, методів скінченно-елементного аналізу з використанням 3D скінченних елементів в лінійній та нелінійній постановках задач, а також, технології будівельного інформаційного моделювання, дозволяють досліджувати складні випадки сумісної роботи сталевого жорсткого армування, бетону і стержневої арматури, у тому числі, в вузлах сталезалізобетонних каркасно-монолітних будівель, та виконувати конструювання перерізів в 3D інформаційній моделі з подальшим отриманням конструктивних креслень. В даній роботі на прикладі 25-ти поверхової сталезалізобетонної каркасно-монолітної будівлі за допомогою інформаційних технологій розрахунку та будівельного інформаційного моделювання досліджено напружено-деформований стан вузлів в лінійній та фізично нелінійній постановках задач. Зокрема, досліджено вузол сполучення трубобетонних колон крайнього ряду в рівні перекриття над першим поверхом з зовнішньою сталевою оболонкою у вигляді труби 630х15 в трьох варіантах: трубобетонні колони (варіант 1), трубобетонні колони з жорстким армуванням перехресними сталевими смугами (варіант 2), трубобетонні колони з жорстким армуванням перехресними двотаврами (варіант 3). За результатами нелінійних розрахунків для варіанту з трубобетонними колонами без додаткового армування отримано перерозподіл внутрішніх зусиль в колонах порівняно з лінійним розрахунком, зокрема збільшення величини напружень в зовнішній сталевій оболонці близько 24.54% та їх зменшення близько 66.34% в бетонному осерді колон, проте, за наявності додаткового сталевого жорсткого армування такого перерозподілу, зокрема, приросту величин напружень в сталевих елементах колон не відбувається. Середня величина перерозподілу згинальних моментів в плитах перекриття склала 29.7%. З аналізу величин напружень в сталевій оболонці і сталевому жорсткому армуванні колон, отриманих з нелінійного розрахунку, підтверджено закономірність до їх зниження зі зростанням величини сталевого жорсткого армування, з величини 326 МПа (для варіанту 1) до 255 МПа (для варіанту 2) і 216 МПа (для варіанту 3).