Балочный ростверк: Ростверк: устройство монолитного и балочного ростверка | 5domov.ru

Опубликовано в Разное
/
5 Мар 2021

Содержание

Ростверк: устройство монолитного и балочного ростверка | 5domov.ru

Ростверк является самым оптимальным и универсальным решением для организации прочных, надежных и качественных оснований под дом прежде всего благодаря тому, что в данной конструкции воплощены наилучшие показатели столбчатых, свайных и ленточных фундаментов.

Ростверки можно устраивать на рельефах любой сложности с самыми разнообразными характеристиками грунтов без ограничений по типу и весу строений. Исключение составляют лишь цельноскальные породы, где разработка ям или скважин невозможна либо экономически нецелесообразна.

Оглавление

  1. Виды ростверка
  2. Устройство монолитного ростверка
  3. Устройство балочного ростверка

Виды ростверка

  • Низкий ростверк устраивают на сухих, плотных и сыпучих грунтах с минимальным влиянием паводковых, ливневых и талых вод.

Схема устройства низкого ростверка

  • Повышенный ростверк закладывают на почвах со слабой степенью пучинистости, где возможно значительное увлажнение поверхностного слоя грунта под воздействием ливневых, паводковых и талых вод.

Схема устройства повышенного ростверк

  • Высокий ростверк организуют на любых почвах со средней и высокой степенью пучинистости. В данном случае нижний край ленты ростверка приподнимают не менее чем на 10–15 см над уровнем земли во избежание воздействия сил напряжения от поверхностного взбухания почвы во время морозов.

Схема устройства высокого ростверка

Выбор типа ростверка зависит от состояния грунта, местных климатических условий и веса здания с учетом возможной снежной нагрузки. Определение количества столбиков и ширины монолитной ленты относится к ответственным проектным показателям. Потому эту часть расчетов лучше доверить специалистам. Разметка, подготовка ям под столбы или закладка свай производится по тем же технологиям, что для свайных и столбчатых фундаментов, а заливка ленты аналогична устройству ленточного фундамента.

Примечание.  Технологические отверстия для ввода инженерных систем в дом ни в коем случае нельзя устраивать в ленточной и столбчатой части ростверка. Прокладывать трубы и кабели необходимо под лентой и между столбами ростверка. Чрезвычайно важно соблюдать рекомендуемые параметры заглубления в грунт, учитывая ширину ростверка на 10 см больше ширины основания стены:

  • для легких щитовых и каркасных построек — не менее 30 см;
  • для бревенчатых и брусчатых домов — не менее 50 см;
  • для тяжелых кирпичных и каменных зданий — не менее 70 см.

Устройство монолитного ростверка

Устройство монолитного ростверка повторяет технологические операции закладки опор по принципу столбчатых и свайных фундаментов и заливки ленты, опоясывающей оголовки столбов. Вместе с тем имеются некоторые отличительные особенности.

Подошва под столбы, предусмотренная в столбчатых фундаментах, не закладывается, если это не оговорено специальными проектными решениями. Обратная засыпка по уровню земли осуществляется сразу после снятия опалубки с заливки столбиков либо в два этапа для низких ростверков: по завершении устройства столбов и после снятия опалубки с монолитной ленты фундамента.

Закладка опор

Мероприятия по разметке и определению местоположения столбов при устройстве ростверка аналогичны описанным в разделе другой статьи «Разметка столбчатого фундамента». После выполнения этих работ разрабатывают ямы и по необходимости организуют песчаную либо гравийную подушку.

Затем армируют (1), устанавливают опалубку (2) и заливают бетонную смесь в короб (3).

На этом этапе после укладки первого слоя раствора толщиной 20–30 см арматурный каркас немного приподнимают так, чтобы нижний конец не касался дна (подушки), а верхний отстоял от шнура разметки не менее чем на 5 см.

Поэтому высота каркаса должна быть на 10 см меньше расстояния от дна (подушки) до шнура разметки. После затвердения бетона опалубку демонтируют и осуществляют обратную засыпку.

Устройство ленточной части ростверка

Перед началом закладки ленточной части ростверка устанавливают армированные каркасы с учетом отступа от дна и стенок опалубки не менее чем на 5 см.

Затем сооружают опалубку (1) и заливают бетонную смесь (2).

Установку опалубки, заливку бетона, демонтаж опалубки и выдержку бетонной смеси осуществляют согласно рекомендациям, изложенным в подразделе «Бетонные работы» для ленточных фундаментов.

Устройство балочного ростверка

К устройству балочного ростверка прибегают, когда необходимо ускорить работы по закладке фундамента и нет времени ждать около месяца, пока застынет бетонный раствор. Как правило, балочный ростверк сооружают в высоком варианте. Для этого опорную часть обустраивают по технологии столбчатых фундаментов из железобетона с организацией опорной площадки для блоков в оголовке.

По прочностным характеристикам сборный фундамент несколько уступает монолитным, поэтому на слабых грунтах с разной степенью усадки почвы использовать блоки не рекомендуется.

Закладка опорной площадки под блоки

Технология сооружения опорной площадки под блоки применяется только в устройстве монолитных опор ростверка и заключается в утолщении сечения всего столба (нижний ряд схемы) либо его оголовочной части (средний ряд схемы). При этом обязательно учитывается местоположение опор. Для промежуточных столбов утолщение закладывают в обе стороны по направлению стен.

Для угловых столбов — в обе стороны перпендикулярно направлению стен.

Для столбов, расположенных в местах пересечения стен, — в три стороны: по направлению наружных стен и перпендикулярно направлению перегородки.

Утолщения столбов или их оголовков под опорную площадку в обязательном порядке должны быть армированы.

При закладке опорной площадки важно учесть шаг размещения опор в зависимости от типа используемых блоков (этот вопрос подробно освещен в статье «Блочный фундамент»). Расстояние между ними (D) высчитывается по формуле D = L – 2l, где L — длина блока, l — длина опорной части

блока (б). Ширина столбов по линии стен закладывается по ширине блоков с допуском ±50 мм в сторону сужения и утолщения. Кроме того, необходимо выдержать бетонную заливку столбов не менее месяца до набора 80 % прочности, иначе края столбов не смогут выдержать вес блоков.

Монтаж железобетонных блоков

К монтажу железобетонных блоков приступают только после того как столбы установлены по размерам, бетон набрал достаточную прочность, а к выпускам арматуры приварены стержни с резьбой.

Каждый блок размещают точно по площади их опорных частей.

Далее выполняют замоноличивание пустот между блоками по линии стен, на углах и в местах ответвлений (1), предварительно установив опалубки (2).

Затем поверх свежезалитой бетонной смеси накладывают металлические пластины с заранее просверленными от верстиями под стержни и затягивают болтами (3).

Накладные пластины вырезают из металлического листа толщиной не менее 3 мм, их форму определяют в зависимости от месторасположения на фундаменте. При этом выпуски под фиксацию блоков устраивают по размерам опорных площадок столбов (3). Опалубку можно снимать на следующий день после заливки бетона и сразу приступать к возведению стен.

В случае с монолитным ростверком приходится ждать набора прочности ленты еще месяц.

Гидроизоляция и теплоизоляционные работы

Гидроизоляцию опорной части и заглубленного варианта ленты ростверка осуществляют по технологиям, рекомендованным в статье «Столбчатый фундамент». Теплоизоляцию пола при устройстве высокого ростверка проводят в следующем порядке.

Сначала заполняют пустое пространство под ростверком кирпичной, каменной или бутовой кладкой, затем осуществляют засыпку внутренней площади фундамента с тщательной трамбовкой так, чтобы ее уровень был выше нижнего края ленты ростверка не менее 10 см.

Схема устройства теплоизоляции пола для высокого ростверка

Обычно для засыпки вполне хватает грунта, вынутого из ям при устройстве столбов. Впоследствии во время выполнения фасадных работ внешняя поверхность забирки и ростверка оштукатуривается, а вокруг фундамента закладывается отмостка.

Оцените статью


Производство балочного ростверка по выгодным ценам | Заказать изготовление ростверков | Москва, Санкт-Петербург, Челябинск, Новосибирск, Пермь, Тюмень, Владивосток

Наша компания занимается производством металлических ростверков для монтажа свайных и столбчатых фундаментов. Горизонтальная силовая линия объединяет опоры в единую конструкцию, жесткость которой сравнима с показателями ленточного фундаментного основания.

Ростверк отвечает за равномерное распределение нагрузки от сооружения на опоры. Монтируется из стальных балок, закрепленных на оголовках свай или столбов, образуя жесткую раму. Горизонтальный элемент фундамента успешно противостоит вертикальным, выдергивающим нагрузкам, обеспечивает стабильность подземного основания постройки. Фундаменты, выполненные по данной технологии, при минимальной площади сечения элементов выдерживают высокие эксплуатационные нагрузки, подходят для любого климата.

Типы и преимущества

Стальной ростверк обычно монтируется из двутавровых балок или швеллеров – технические параметры конструкции рассчитываются с учетом типа свай, эксплуатационных нагрузок. Изготавливается по типовым сериям и рабочей документации проекта. Для антикоррозийной защиты обычно используется горячая оцинковка.

Различают три типа ростверка:

  • низкий (заглубленный) – расположен ниже уровня земли;
  • повышенный (незаглубленный) – подошва элемента находится на уровне грунта;
  • высокий (висящий, подвесной) – горизонтальная часть фундаментного основания располагается выше уровня грунта (или воды, если речь о причалах, иных подобных сооружениях).

Преимущества конструкций:

  • применение независимо от типа грунта, климатических условий;
  • высокие показатели прочности, устойчивости ко всем видам нагрузок;
  • быстрый монтаж;
  • долговечность;
  • экономическая целесообразность – свайные фундаменты с металлическим ростверком дешевле железобетонных конструкций, сокращают сроки строительства сооружения.

Особенности использования

Свайные фундаменты с ростверком применяются на грунтах с глубоким промерзанием, на участках где показатели несущей способности грунта ниже нормы. Востребованы при возведении легких сооружений, в число которых входят опоры ЛЭП, прожекторные мачты и т.д., при надземной прокладке технологических коммуникаций, газо- и нефтепроводов.

Использование свай и ростверка из стали дает возможность монтировать устойчивые, надежные фундаментные основания требуемой высоты в условиях ограниченного пространства. К данной технологии нередко прибегают при необходимости сократить сроки строительства, снизить финансовые затраты на фундаментные работы.

Наше предложение

У нас можно заказать балочный ростверк, выполненный по техническим условиям собственной разработки. По ТУ 5261-007-69050276-2011 изготавливается номенклатура для комплектов по проектам 20006, 20015, которые были разработаны ОАО «Сев ЗАП НТЦ». Мы также выпускаем ростверки по серии 3.407.9-146 «Севзапэнергосетьпроект». Наша компания обладает солидным опытом по изготовлению продукции для объектов энергетики, нефтегазодобывающей промышленности по предоставленной рабочей документации.

Цена свайного ростверка складывается из стоимости используемого металлопроката, изготовления, нанесения антикоррозийного покрытия (в соответствии с ТЗ заказчика), доставки, если она необходима.

Наша компания работает в Екатеринбурге, Санкт-Петербурге, Москве, Новосибирске, Тюмени, Челябинске, Перми, Владивостоке.

строительство свайного основания с ростверком, подушка, усиление

Буронабивной фундамент обустраивается на пучинистых грунтах со сложным рельефом.  Такое основание подводят под деревянные дома, гаражи, бани и любые строения из пенобетона. Ведь буронабивная основа фундамента не сможет удержать тяжелое здание, построенное из более плотных стройматериалов (кирпича, бетона и так далее).

Подобную избирательность компенсирует относительно низкая стоимость таких оснований. Монолитный или балочный ростверк, венчающий фундамент и буронабивные сваи, поддерживающие цокольную часть, обойдутся застройщику намного дешевле, чем полноценное ленточное основание. Поэтому, несмотря на все ограничения по применению, фундаменты с буронабивными сваями применяются в процессе строительства малоэтажных сооружений жилого и промышленного типа.

Устройство буронабивного фундамента

Конструкция буронабивного основания состоит из двух элементов – ростверка, оформленного как балочный каркас или монолитная плита и опорного узла, состоящего из множества свай, распределенных вдоль периметра основания. Причем типовой буронабивной фундамент с ростверком обустраивается как монолитная, конструкция. То есть, сваи и ростверк сооружаются путем заливки бетона в единую опалубку.

При заливке опор в качестве опалубки используются стены скважины, а ростверк заливается в щитовую конструкцию, возводимую по периметру фундамента. Такой подход, безусловно, увеличивает трудоемкость процесса, однако, прочность и жесткость конструкции, при этом, возрастают почти на порядок.

В итоге, практикуя должное армирование и дополнительное усиление фундамента буронабивными сваями, на таком основании можно воздвигнуть не только одноэтажный каркасный домик, но и полноценное многоэтажное строение из пеноблоков.

Глубина заложения опорного узла определяется исходя из уровня промерзания грунта. Причем опора опускается ниже глубины промерзания грунта, как минимум, на 30-50 сантиметров. Количество и диаметр опор определяется исходя из веса строения и несущей способности грунта. На тип ростверка влияет лишь платежеспособность заказчика: ведь  монолитный ростверк обойдется дороже балочного варианта.

Этапы строительства основания

Возведение основания на буронабивных сваях начинается с оценки грунта участка и расчетов параметров будущей конструкции основания. Для оценки ключевых характеристик грунта – глубины промерзания и несущей способности, приглашают особых специалистов. Расчеты параметров фундамента можно заказать в любом архитектурном бюро.

Самостоятельные изыскания, разумеется, возможны. Но, ввиду высокой цены ошибок, допущенных в процессе расчетов, от этой идеи лучше сразу отказаться.

Следующий этап посвящается обустройству строительной площадки, в границах которой будет возводиться фундамент свайный, буронабивной, с балочным или монолитным ростверком.  Для этого, в самом начале, необходимо избавить грунт от плодородного слоя почвы, содержащего нежелательную органику. Эту операцию проводят путем удаления 30, а то и 40-сантиметрового слоя почвы.

Далее, на освобожденном участке маркируют контур будущего фундамента и определяют месторасположение будущих свай. Собственно сваи, а точнее одна угловая свая, маркируется в первую очередь. А уже от этой угловой сваи отводят фасадную линию периметра, на которой указывают месторасположение второй угловой сваи.

После чего, очерчивая полуокружностями диагонали и длину (ширину) фундамента, определяют месторасположение остальных угловых свай. Соединив маркеры угловых свай можно вычертить периметр фундамента, вдоль которого, по известному шагу, маркируют положение промежуточных свай.

Возведение фундамента на буронабивных сваях — опорная часть

Обустройство опорной части фундамента начинается с организации буровых работ. Ведь именно бурение скважины под сваю позволяет создать идеальную шахту, играющую роль основы под опалубку.

В местах маркировки месторасположения свай должны стоять вехи – деревянные колышки. Такая веха удаляется с площадки перед бурением скважины. Поэтому буровую установку подвозят к строительной площадке от угла фундамента. Бурение выполняют постепенно, от скважины к скважине, удаляя грунт с площадки. Впрочем, процесс обустройства скважины можно организовать и с помощью ручного бура.

Причем совершенно необязательно бурить скважину большого диаметра за один проход. Вначале можно просто высверлить отверстие небольшого диаметра, а уже после этого, рассверлит его под нужный калибр. Хотя на каменистых грунтах машинное бурение будет предпочтительнее ручного.

Завершив бурение, приступают к обустройству опалубки под опорные элементы. Этот процесс можно выполнить с помощью обсадных труб или рулона рубероида. Труба вводится в тело скважины сразу же, а из листа рубероида сворачивают цилиндр (по сути, туже трубу), укрепляя его проволокой, после чего эту конструкцию вводят в скважину.

Следующий этап – подсыпка дренажного слоя – подушки фундамента, выполняется путем введения в каждую скважину песчаной подсыпки. Причем подушка для буронабивного фундамента должна быть, как минимум, 30-сантиметровой.  А слой песка на дне скважины должен быть сильно утрамбован.

После подсыпки подушки можно заняться армированием скважин. Для этого в тело опалубки вводят четыре вертикальных прута с горизонтальной перевязкой, расположенной с шагом 250-300 миллиметров.  Верхняя часть армирующего каркаса по высоте равна глубине ростверка. Заливку опорной части выполняют только после заливки ростверка.

Подготовка  ростверка буронабивного основания

Процесс сооружения цокольной части основание начинается с обустройства дна опалубки ростверка. Этот элемент можно оформить либо в виде песчаной, гидроизолированной подушки, заполняющей весь периметр основания, либо в виде щитов, уложенных на лаги.

Первый вариант обустраивается при строительстве низкого ростверка, отстоящего от нулевого уровня на расстоянии 20-40 сантиметров. Этот промежуток заполняется утрамбованным песком, поверх которого расстилают слой гидроизоляции.

Второй вариант обустраивается при строительстве высокого ростверка (от 50 сантиметров и выше). В этом случае щиты из металла или деревянных панелей монтируются на систему подпорок, готовую принять на себя вес бетонной заливки.

После завершения строительства дна формируют борта опалубки ростверка. Для этих целей используют съемную опалубку или изготовленный из досок каркас. Борта выстраивают вдоль линии балок (каркасный ростверк) или по периметру (монолитный ростверк). Далее, во внутреннюю часть опалубки монтируют армирующий каркас будущего ростверка, состоящий из горизонтальных прутьев, связанных с вертикальными штырями армирующего каркаса опор.

Заливка буронабивного основания

Финальным этапом процесса строительства фундамента на буронабивных опорах является заливка опалубки опор и ростверка. Этот процесс предполагает непрерывное выполнение. То есть, весь объем бетона должен быть доставлен на стройку заранее.

Заливка фундамента бетоном марки М 200 начинается с нижней части основания. Раствор подается по трубам в скважины свай, слоями по 30-40 сантиметров. После заливки слой раствора штыкуют или прессуют. Закончив заливать сваи, можно переключиться на заполнение опалубки ростверка.

В опалубку цокольной части раствор подают по желобам, заполняя ростверк на те же 30-40 сантиметров и тщательно штыкуя слои. После завершения заливки монолитную конструкцию укрывают пленкой и оставляют в покое на две-три недели, тревожа лишь для смачивания верхнего слоя фундамента.

Спустя две недели можно демонтировать опалубку ростверка и приступить к дальнейшему строительству дома. За это время прочность фундамента превысит 70-75 процентов от расчетного значения.

Ну а в полную силу фундамент войдет спустя несколько месяцев после заливки, когда завершится процесс образования и твердения цементного камня.

Стальные ростверки СЕРИЯ 3.407.9-146

марка фундамента состав фундамента масса м/к, кг ед. изм цена, руб/шт Онлайн-заявка
ст3сп5 холодное цинкование 09Г2С горячее цинкование
Ф1.35-2 Наголовник М42 -1 шт 29,7 шт 3 861,00 4 158,00 Заказать
Ф1.42-2 Наголовник М42 -1 шт 29,7 шт 3 861,00 4 158,00 Заказать
Ф1.56-2 Наголовник М42 -1 шт 29,7 шт 3 861,00 4 158,00 Заказать
Ф1.35-4 Наголовник М43 -1 шт 39,1 шт 5 083,00 5 474,00 Заказать
Ф1. 42-4 Наголовник М43 -1 шт 39,1 шт 5 083,00 5 474,00 Заказать
Ф1.56-4 Наголовник М43 -1 шт 39,1 шт 5 083,00 5 474,00 Заказать
Ф1.35-1 Опорная плита ПО1 -1 шт 21 шт 2 730,00 2 940,00 Заказать
Ф1.42-1 Опорная плита ПО1 -1 шт 21 шт 2 730,00 2 940,00 Заказать
Ф1.56-1 Опорная плита ПО1 -1 шт 21 шт 2 730,00 2 940,00 Заказать
Ф1.35-0 Скоба М45 -1 шт 27,3 шт 3 549,00 3 822,00 Заказать
Ф1. 42-0 Скоба М46 -1 шт 37,8 шт 4 914,00 5 292,00 Заказать
Ф1.56-0 Скоба М44 -1 шт 60,9 шт 7 917,00 8 526,00 Заказать
Ф2.35-2-16 Подкладка М47 -2 шт, Балка Б35-2-16 -1 шт 91,6 шт 11 908,00 12 824,00 Заказать
Ф2.35-2-20 Подкладка М48 -2 шт, Балка Б35-2-20 -1 шт 120,6 шт 15 678,00 16 884,00 Заказать
Ф2.35-2-24 Подкладка М49 -2 шт, Балка Б35-2-24 -1 шт 156,1 шт 20 293,00 21 854,00 Заказать
Ф2.42-2-16 Подкладка М47 -2 шт, Балка Б35-2-16 -1 шт 91,6 шт 11 908,00 12 824,00 Заказать
Ф2. 42-2-20 Подкладка М48 -2 шт, Балка Б35-2-20 -1 шт 120,6 шт 15 678,00 16 884,00 Заказать
Ф2.42-2-24 Подкладка М49 -2 шт, Балка Б35-2-24 -1 шт 156,1 шт 20 293,00 21 854,00 Заказать
Ф2.56-2-24 Подкладка М50 -2 шт, Балка Б56-2-24 -1 шт 190,8 шт 24 804,00 26 712,00 Заказать
Ф2.56-2-30 Подкладка М52 -2 шт, Балка Б56-2-30 -1 шт 257,1 шт 33 423,00 35 994,00 Заказать
Ф2.35-4-20 Подкладка М49 -2 шт, Балка Б35-4-20 -1 шт 193,3 шт 25 129,00 27 062,00 Заказать
Ф2. 35-4-24 Подкладка М49 -2 шт, Балка Б35-4-24 -1 шт 232,9 шт 30 277,00 32 606,00 Заказать
Ф2.42-4-20 Подкладка М49 -2 шт, Балка Б35-4-20 -1 шт 193,3 шт 25 129,00 27 062,00 Заказать
Ф2.42-4-24 Подкладка М49 -2 шт, Балка Б35-4-24 -1 шт 232,9 шт 30 277,00 32 606,00 Заказать
Ф2.56-4-20 Подкладка М50 -2 шт, Балка Б56-4-20 -1 шт 253,4 шт 32 942,00 35 476,00 Заказать
Ф2.56-4-24 Подкладка М50 -2 шт, Балка Б56-4-24 -1 шт 305,4 шт 39 702,00 42 756,00 Заказать
Ф2. 35-1-24 Подкладка М49 -2 шт, Балка Б35-1-24 -1 шт, Опорная плита ПО1 -1 шт 164,9 шт 21 437,00 23 086,00 Заказать
Ф2.42-1-24 Подкладка М49 -2 шт, Балка Б35-1-24 -1 шт, Опорная плита ПО1 -1 шт 164,9 шт 21 437,00 23 086,00 Заказать
Ф2.56-1-30 Подкладка М52 -2 шт, Балка Б56-1-30 -1 шт, Опорная плита ПО1 -1 шт 268,7 шт 34 931,00 37 618,00 Заказать
Ф2.35-1-30 Подкладка М51 -2 шт, Балка Б35-1-30 -1 шт, Опорная плита ПО1 -1 шт 206,2 шт 26 806,00 28 868,00 Заказать
Ф2.42-1-30 Подкладка М51 -2 шт, Балка Б35-1-30 -1 шт, Опорная плита ПО1 -1 шт 206,2 шт 26 806,00 28 868,00 Заказать
Ф2. 56-1-40 Подкладка М54 -2 шт, Балка Б56-1-40 -1 шт, Опорная плита ПО1 -1 шт 376,1 шт 48 893,00 52 654,00 Заказать
Ф2.35-1/5-24 Подкладка М49 -2 шт, Балка Б35-1/5-24 -1 шт, Опорная плита ПО1 -1 шт 169,2 шт 21 996,00 23 688,00 Заказать
Ф2.42-1/5-24 Подкладка М49 -2 шт, Балка Б35-1/5-24 -1 шт, Опорная плита ПО1 -1 шт 169,2 шт 21 996,00 23 688,00 Заказать
Ф2.56-1/5-30 Подкладка М52 -2 шт, Балка Б56-1/5-30 -1 шт, Опорная плита ПО1 -1 шт 278,8 шт 36 244,00 39 032,00 Заказать
Ф2.35-1/5-30 Подкладка М51 -2 шт, Балка Б35-1/5-30 -1 шт, Опорная плита ПО1 -1 шт 218,2 шт 28 366,00 30 548,00 Заказать
Ф2. 42-1/5-30 Подкладка М51 -2 шт, Балка Б35-1/5-30 -1 шт, Опорная плита ПО1 -1 шт 218,2 шт 28 366,00 30 548,00 Заказать
Ф2.56-1/5-40 Подкладка М54 -2 шт, Балка Б35-1/5-40 -1 шт, Опорная плита ПО1 -1 шт 389,9 шт 50 687,00 54 586,00 Заказать
Ф2.35-1/10-24 Подкладка М49 -2 шт, Балка Б35-1/10-24 -1 шт, Опорная плита ПО1 -1 шт 168,4 шт 21 892,00 23 576,00 Заказать
Ф2.42-1/10-24 Подкладка М49 -2 шт, Балка Б35-1/10-24 -1 шт, Опорная плита ПО1 -1 шт 168,4 шт 21 892,00 23 576,00 Заказать
Ф2.56-1/10-30 Подкладка М52 -2 шт, Балка Б56-1/10-30 -1 шт, Опорная плита ПО1 -1 шт 278,4 шт 36 192,00 38 976,00 Заказать
Ф2. 35-1/10-30 Подкладка М51 -2 шт, Балка Б35-1/10-30 -1 шт, Опорная плита ПО1 -1 шт 217,8 шт 28 314,00 30 492,00 Заказать
Ф2.42-1/10-30 Подкладка М51 -2 шт, Балка Б35-1/10-30 -1 шт, Опорная плита ПО1 -1 шт 217,8 шт 28 314,00 30 492,00 Заказать
Ф2.56-1/10-40 Подкладка М54 -2 шт, Балка Б56-1/10-40 -1 шт, Опорная плита ПО1 -1 шт 389,6 шт 50 648,00 54 544,00 Заказать
Ф2.35-0-20 Подкладка М51 -2 шт, Балка Б35-0-20 -1 шт 143,6 шт 18 668,00 20 104,00 Заказать
Ф2.35-0-30 Подкладка М53 -2 шт, Балка Б35-0-30 -1 шт 234,2 шт 30 446,00 32 788,00 Заказать
Ф2. 42-0-20 Подкладка М51 -2 шт, Балка Б35-0-20 -1 шт 143,6 шт 18 668,00 20 104,00 Заказать
Ф2.42-0-30 Подкладка М53 -2 шт, Балка Б35-0-30 -1 шт 234,2 шт 30 446,00 32 788,00 Заказать
Ф2.56-0-30 Подкладка М52 -2 шт, Балка Б56-0-30 -1 шт 277,7 шт 36 101,00 38 878,00 Заказать
Ф2.56-0-40 Подкладка М54 -2 шт, Балка Б56-0-40 -1 шт 407,9 шт 53 027,00 57 106,00 Заказать
Ф2.35-0-3 Скоба М45 -2 шт, Траверса Т35-3 -1 шт 107,3 шт 13 949,00 15 022,00 Заказать
Ф2. 35-0-4 Скоба М45 -2 шт, Траверса Т35-4 -1 шт 118,2 шт 15 366,00 16 548,00 Заказать
Ф2.42-0-3 Скоба М46 -2 шт, Траверса Т35-3 -1 шт 128,3 шт 16 679,00 17 962,00 Заказать
Ф2.42-0-4 Скоба М46 -2 шт, Траверса Т35-4 -1 шт 139,2 шт 18 096,00 19 488,00 Заказать
Ф2.56-0-4 Скоба М44 -2 шт, Траверса Т56-4 -1 шт 201,3 шт 26 169,00 28 182,00 Заказать
Ф4.35-2-20/16 Подкладка М47 -4 шт, Балка Б35-2-20 -1 шт, Балка Б35-16 -2 шт 297,8 шт 38 714,00 41 692,00 Заказать
Ф4. 35-2-24/20 Подкладка М48 -4 шт, Балка Б35-2-24 -1 шт, Балка Б35-20 -2 шт 388,7 шт 50 531,00 54 418,00 Заказать
Ф4.42-2-20/16 Подкладка М47 -4 шт, Балка Б35-2-20 -1 шт, Балка Б35-16 -2 шт 297,8 шт 38 714,00 41 692,00 Заказать
Ф4.42-2-24/20 Подкладка М48 -4 шт, Балка Б35-2-24 -1 шт, Балка Б35-20 -2 шт 388,7 шт 50 531,00 54 418,00 Заказать
Ф4.56-2-24/20 Подкладка М50 -4 шт, Балка Б56-2-24 -1 шт, Балка Б56-20 -2 шт 519,8 шт 67 574,00 72 772,00 Заказать
Ф4.56-2-30/24 Подкладка М50 -4 шт, Балка Б56-2-30 -1 шт, Балка Б56-24 -2 шт 684,1 шт 88 933,00 95 774,00 Заказать
Ф4. 35-4-20/20 Подкладка М48 -4 шт, Балка Б35-4-20 -1 шт, Балка Б35-20 -2 шт 425,9 шт 55 367,00 59 626,00 Заказать
Ф4.35-4-24/20 Подкладка М48 -4 шт, Балка Б35-4-24 -1 шт, Балка Б35-20 -2 шт 465,5 шт 60 515,00 65 170,00 Заказать
Ф4.35-4-30/24 Подкладка М48 -4 шт, Балка Б35-4-30 -1 шт, Балка Б35-24 -2 шт 613,3 шт 79 729,00 85 862,00 Заказать
Ф4.42-4-20/20 Подкладка М48 -4 шт, Балка Б35-4-20 -1 шт, Балка Б35-20 -2 шт 425,9 шт 55 367,00 59 626,00 Заказать
Ф4.42-4-24/20 Подкладка М48 -4 шт, Балка Б35-4-24 -1 шт, Балка Б35-20 -2 шт 465,5 шт 60 515,00 65 170,00 Заказать
Ф4. 42-4-30/24 Подкладка М49 -4 шт, Балка Б35-4-30 -1 шт, Балка Б35-24 -2 шт 613,3 шт 79 729,00 85 862,00 Заказать
Ф4.56-4-24/24 Подкладка М50 -4 шт, Балка Б56-4-24 -1 шт, Балка Б56-24 -2 шт 737,4 шт 95 862,00 103 236,00 Заказать
Ф4.56-4-30/30 Подкладка М52 -4 шт, Балка Б56-4-30 -1 шт, Балка Б56-30 -2 шт 945,1 шт 122 863,00 132 314,00 Заказать
Ф4.35-4-29С/24 Подкладка М49 -4 шт, Балка Б35-4-29с -1 шт, Балка Б35-24 -2 шт 643,5 шт 83 655,00 90 090,00 Заказать
Ф4.42-4-29С/24 Подкладка М49 -4 шт, Балка Б35-4-29с -1 шт, Балка Б35-24 -2 шт 643,5 шт 83 655,00 90 090,00 Заказать
Ф4. 56-4-39С/30 Подкладка М52 -4 шт, Балка Б56-4-39с -1 шт, Балка Б56-30 -2 шт 1039,3 шт 135 109,00 145 502,00 Заказать
Ф4.35-4т-30/24 Подкладка М49 -4 шт, Балка Б35-4т-30 -1 шт, Балка Б35-24 -2 шт 626,6 шт 81 458,00 87 724,00 Заказать
Ф4.35-4т-40/24 Подкладка М49 -4 шт, Балка Б35-4т-40 -1 шт, Балка Б35-24 -2 шт 702,8 шт 91 364,00 98 392,00 Заказать
Ф4.42-4т-30/24 Подкладка М49 -4 шт, Балка Б35-4т-30 -1 шт, Балка Б35-24 -2 шт 626,6 шт 81 458,00 87 724,00 Заказать
Ф4.42-4т-40/24 Подкладка М49 -4 шт, Балка Б35-4т-40 -1 шт, Балка Б35-24 -2 шт 702,8 шт 91 364,00 98 392,00 Заказать
Ф4. 56-4т-40/30 Подкладка М52 -4 шт, Балка Б56-4т-40 -1 шт, Балка Б56-30 -2 шт 1054,3 шт 137 059,00 147 602,00 Заказать
Ф4.56-4т-40У/30 Подкладка М52 -4 шт, Балка Б56-4т-40у -1 шт, Балка Б56-30 -2 шт 1073,5 шт 139 555,00 150 290,00 Заказать
Ф4.35-1-24/20 Подкладка М48 -4 шт, Балка Б35-1-24 -1 шт, Балка Б35-20 -2 шт, Опорная плита ПО1 -1 шт 397,5 шт 51 675,00 55 650,00 Заказать
Ф4.42-1-24/20 Подкладка М48 -4 шт, Балка Б35-1-24 -1 шт, Балка Б35-20 -2 шт, Опорная плита ПО1 -1 шт 397,5 шт 51 675,00 55 650,00 Заказать
Ф4.56-1-30/24 Подкладка М50 -4 шт, Балка Б56-1-30 -1 шт, Балка Б56-24 -2 шт, Опорная плита ПО1 -1 шт 695,7 шт 90 441,00 97 398,00 Заказать
Ф4. 35-1-30/24 Подкладка М48 -4 шт, Балка Б35-1-30 -1 шт, Балка Б35-24 -2 шт, Опорная плита ПО1 -1 шт 536,2 шт 69 706,00 75 068,00 Заказать
Ф4.42-1-30/24 Подкладка М48 -4 шт, Балка Б35-1-30 -1 шт, Балка Б35-24 -2 шт, Опорная плита ПО1 -1 шт 536,2 шт 69 706,00 75 068,00 Заказать
Ф4.56-1-40/30 Подкладка М52 -4 шт, Балка Б56-1-40 -1 шт, Балка Б56-30 -2 шт, Опорная плита ПО1 -1 шт 949,3 шт 123 409,00 132 902,00 Заказать
Ф4.35-1/5-24/20 Подкладка М48 -4 шт, Балка Б35-1/5-24 -1 шт, Балка Б35-20 -2 шт, Опорная плита ПО1 -1 шт 401,8 шт 52 234,00 56 252,00 Заказать
Ф4.42-1/5-24/20 Подкладка М48 -4 шт, Балка Б35-1/5-24 -1 шт, Балка Б35-20 -2 шт, Опорная плита ПО1 -1 шт 401,8 шт 52 234,00 56 252,00 Заказать
Ф4. 56-1/5-30/24 Подкладка М50 -4 шт, Балка Б56-1/5-30 -1 шт, Балка Б56-24 -2 шт, Опорная плита ПО1 -1 шт 705,8 шт 91 754,00 98 812,00 Заказать
Ф4.35-1/5-30/24 Подкладка М49 -4 шт, Балка Б35-1/5-30 -1 шт, Балка Б35-24 -2 шт, Опорная плита ПО1 -1 шт 548,2 шт 71 266,00 76 748,00 Заказать
Ф4.42-1/5-30/24 Подкладка М49 -4 шт, Балка Б35-1/5-30 -1 шт, Балка Б35-24 -2 шт, Опорная плита ПО1 -1 шт 548,2 шт 71 266,00 76 748,00 Заказать
Ф4.56-1/5-40/30 Подкладка М52 -4 шт, Балка Б35-1/5-40 -1 шт, Балка Б56-30 -2 шт, Опорная плита ПО1 -1 шт 963,1 шт 125 203,00 134 834,00 Заказать
Ф4.35-1/10-24/20 Подкладка М48 -4 шт, Балка Б35-1/10-24 -1 шт, Балка Б35-20 -2 шт, Опорная плита ПО1 -1 шт 401 шт 52 130,00 56 140,00 Заказать
Ф4. 42-1/10-24/20 Подкладка М48 -4 шт, Балка Б35-1/10-24 -1 шт, Балка Б35-20 -2 шт, Опорная плита ПО1 -1 шт 401 шт 52 130,00 56 140,00 Заказать
Ф4.56-1/10-30/24 Подкладка М50 -4 шт, Балка Б56-1/10-30 -1 шт, Балка Б56-24 -2 шт, Опорная плита ПО1 -1 шт 705,2 шт 91 676,00 98 728,00 Заказать
Ф4.35-1/10-30/24 Подкладка М49 -4 шт, Балка Б35-1/10-30 -1 шт, Балка Б35-24 -2 шт, Опорная плита ПО1 -1 шт 547,8 шт 71 214,00 76 692,00 Заказать
Ф4.42-1/10-30/24 Подкладка М49 -4 шт, Балка Б35-1/10-30 -1 шт, Балка Б35-24 -2 шт, Опорная плита ПО1 -1 шт 547,8 шт 71 214,00 76 692,00 Заказать
Ф4.56-1/10-40/30 Подкладка М52 -4 шт, Балка Б56-1/10-40 -1 шт, Балка Б56-30 -2 шт, Опорная плита ПО1 -1 шт 962,8 шт 125 164,00 134 792,00 Заказать
Ф4. 35-0-20/16 Подкладка М47 -4 шт, Балка Б35-0-20 -1 шт, Балка Б35-16 -2 шт 315,8 шт 41 054,00 44 212,00 Заказать
Ф4.35-0-30/20 Подкладка М48 -4 шт, Балка Б35-0-30 -1 шт, Балка Б35-20 -2 шт 460,2 шт 59 826,00 64 428,00 Заказать
Ф4.42-0-20/16 Подкладка М47 -4 шт, Балка Б35-0-20 -1 шт, Балка Б35-16 -2 шт 315,8 шт 41 054,00 44 212,00 Заказать
Ф4.42-0-30/20 Подкладка М48 -4 шт, Балка Б35-0-30 -1 шт, Балка Б35-20 -2 шт 460,2 шт 59 826,00 64 428,00 Заказать
Ф4.56-0-30/24 Подкладка М50 -4 шт, Балка Б56-0-30 -1 шт, Балка Б56-24 -2 шт 704,1 шт 91 533,00 98 574,00 Заказать
Ф4. 56-0-40/30 Подкладка М52 -4 шт, Балка Б56-0-40 -1 шт, Балка Б56-30 -2 шт 981,1 шт 127 543,00 137 354,00 Заказать
Ф4.35-0-3с/3 Скоба М45 -4 шт, Траверса Т35-3с -1 шт, Траверса Т35-3 -2 шт 266 шт 34 580,00 37 240,00 Заказать
Ф4.35-0-4с/3 Скоба М45 -4 шт, Траверса Т35-4с -1 шт, Траверса Т35-3 -2 шт 278,1 шт 36 153,00 38 934,00 Заказать
Ф4.42-0-3с/3 Скоба М46 -4 шт, Траверса Т35-3с -1 шт, Траверса Т35-3 -2 шт 308 шт 40 040,00 43 120,00 Заказать
Ф4.42-0-4с/3 Скоба М46 -4 шт, Траверса Т35-4с -1 шт, Траверса Т35-3 -2 шт 320,1 шт 41 613,00 44 814,00 Заказать

Виброизолированные фундаменты турбоагрегатов — Энергетика и промышленность России — № 10 (14) октябрь 2001 года — WWW.

EPRUSSIA.RU

Газета «Энергетика и промышленность России» | № 10 (14) октябрь 2001 года

В настоящее время по требованию заказчика многие фундаменты турбоагрегатов как тепловых, так и атомных станций проектируются виброизолированными.

При этом верхнее строение фундамента представляет собой балочный ростверк, опирающийся через виброизоляторы на балки и колонны каркаса здания.

Виброизолятор — это конструкция, состоящая из стальных цилиндрических пружин, установленных между двумя сварными металлическими корпусами. Несущая способность виброизоляторов определяется количеством пружин и составляет, в зависимости от типа, от 48 kN до 1300 kN.

Виброизоляторы изготавливает фирма «GERB» (Германия).

Схема виброизолированного фундамента, которая уже более 30 лет использовалась в странах Западной Европы, в последнее десятилетие всё шире применяется при проектировании фундаментов турбоагрегатов в России.

Фундамент с упругим опиранием — качественно новый тип строительной конструкции.

Установка пружин под верхним балочным ростверком позволяет, при рабочей скорости агрегатов 25 и 50 Гц, обеспечить очень низкий уровень собственных частот системы фундамент-турбоагрегат в диапазоне 5 — 7 Гц,

Применение виброизоляции позволяет решить следующие задачи:

1. Достичь низкого уровня вибрации турбоагрегата.

При нормальной эксплуатации турбоагрегата с обычным дисбалансом роторов амплитуды колебаний подшипников находятся в диапазоне 3-10 мк, так как система турбоагрегат-фундамент отстроена от резонанса.

С таким уровнем эксплуатируются турбины АООТ ЛМЗ мощностью 140-250 МВт на Северо-Западной ТЭЦ Санкт-Петербурга, ТЭС «Топпила» и ТЭС «Альхольма» в Финляндии.

2. Осуществить передачу на строительные конструкции ниже виброизоляторов фактически только статических нагрузок, так как вибрации от турбоагрегата пружины гасят.

Это обстоятельство позволяет скомпоновать здание турбины как пространственную многопролетную конструкцию. При этом колонны наружного каркаса объединены с колоннами, балками и перекрытиями площадок обслуживания в единую конструкцию, на которую через виброизоляторы опирается верхнее строение фундамента турбоагрегата.
Все конструкции здания турбины располагаются на единой монолитной плите, что создает оптимальные условия для восприятия сейсмики и освобождает дополнительное пространство для компоновки технологического оборудования.

Так решены здания турбин Тяньваньской АЭС в Китае с блоками 1000 МВт, Северо-Западной ТЭЦ «Ленэнерго», ТЭС «Топпила» и ТЭС «Альхольма» в Финляндии.

3. В связи с отсутствием динамического воздействия на фундаменты вести строительство станции на вибронеустойчивых грунтах.

На Южной ТЭЦ «Ленэнерго» газовая турбина фирмы АВВ установлена в котельном отделении непосредственно рядом с котлом. Так как в основании залегают вибронеустойчивые тиксотропные супеси и пылеватые обводненные пески, фундамент котла и каркас здания опираются на сваи длиной 12 м. Опирание фундаментной плиты под газовую турбину принято через виброизоляторы непосредственно на силовую плиту толщиной 600 мм. Это решение позволило исключить дорогостоящие работы по фундированию основания.

4. Устанавливать турбоагрегат большей мощности.

При реконструкции Саранской ТЭЦ-2 турбоагрегат ВПТ-25-Т-25 заменён на турбоагрегат ПТ-65/75-90/13 + ТПФ-60-2У3ю. Установка агрегата в 2,6 раза большей мошности оказалась возможной благодаря применению виброизоляторов фирмы «GERB».

Применение виброизоляторов позволило:

Сохранить колонны и нижнюю плиту существующего фундамента

Достроить нижнюю плиту и две дополнительные колонны, в связи с установкой более длинного турбоагрегата.

Выполнить верхнюю плиту фундамента в новых габаритах под турбоагрегат ПТ-65.

Блок сдан в эксплуатацию в 1998 г.
5. Проводить корректировку положения турбоагрегата.

В период пусконаладочных работ на блоке № 1 Северо-Западной ТЭЦ «Ленэнерго» была выполнена корректировка высотного положения системы турбоагрегат-фундамент от накопившейся за три года простоя смонтированного агрегата деформаций. Было откорректировано прилегание ЦНД по периметру на закладных плитах и центровка турбоагрегата, что обеспечило пуск блока в декабре 2000 г.

Применение виброизоляторов при реконструкции фундаментов турбоагрегатов на действующих электростанциях позволяет:

— Значительно сократить затраты и сроки изготовления фундамента за счёт максимального использования конструкций существующего фундамента,

— Применить для установки турбину большей мощности, что является, по нашему мнению, оптимальным решением в сложных экономических условиях России.

Разработку проектов виброизолированных фундаментов выполняет Санкт-Петербургский институт «Атомэнергопроект» . Тел/факс: (812)277-09-44.

Поставку и монтаж виброизоляторов выполняет ЗАО «ГЕРБ». Тел/факс: (812) 118-63-51.

%d1%80%d0%be%d1%81%d1%82%d0%b2%d0%b5%d1%80%d0%ba — с русского на все языки

Все языкиАнглийскийРусскийКитайскийНемецкийФранцузскийИспанскийШведскийИтальянскийЛатинскийФинскийКазахскийГреческийУзбекскийВаллийскийАрабскийБелорусскийСуахилиИвритНорвежскийПортугальскийВенгерскийТурецкийИндонезийскийПольскийКомиЭстонскийЛатышскийНидерландскийДатскийАлбанскийХорватскийНауатльАрмянскийУкраинскийЯпонскийСанскритТайскийИрландскийТатарскийСловацкийСловенскийТувинскийУрдуФарерскийИдишМакедонскийКаталанскийБашкирскийЧешскийКорейскийГрузинскийРумынский, МолдавскийЯкутскийКиргизскийТибетскийИсландскийБолгарскийСербскийВьетнамскийАзербайджанскийБаскскийХиндиМаориКечуаАканАймараГаитянскийМонгольскийПалиМайяЛитовскийШорскийКрымскотатарскийЭсперантоИнгушскийСеверносаамскийВерхнелужицкийЧеченскийШумерскийГэльскийОсетинскийЧеркесскийАдыгейскийПерсидскийАйнский языкКхмерскийДревнерусский языкЦерковнославянский (Старославянский)МикенскийКвеньяЮпийскийАфрикаансПапьяментоПенджабскийТагальскийМокшанскийКриВарайскийКурдскийЭльзасскийАбхазскийАрагонскийАрумынскийАстурийскийЭрзянскийКомиМарийскийЧувашскийСефардскийУдмурдскийВепсскийАлтайскийДолганскийКарачаевскийКумыкскийНогайскийОсманскийТофаларскийТуркменскийУйгурскийУрумскийМаньчжурскийБурятскийОрокскийЭвенкийскийГуараниТаджикскийИнупиакМалайскийТвиЛингалаБагобоЙорубаСилезскийЛюксембургскийЧерокиШайенскогоКлингонский

 

Все языкиАнглийскийТатарскийКазахскийУкраинскийВенгерскийТаджикскийНемецкийИвритНорвежскийКитайскийФранцузскийИтальянскийПортугальскийТурецкийПольскийАрабскийДатскийИспанскийЛатинскийГреческийСловенскийЛатышскийФинскийПерсидскийНидерландскийШведскийЯпонскийЭстонскийЧеченскийКарачаевскийСловацкийБелорусскийЧешскийАрмянскийАзербайджанскийУзбекскийШорскийРусскийЭсперантоКрымскотатарскийСуахилиЛитовскийТайскийОсетинскийАдыгейскийЯкутскийАйнский языкЦерковнославянский (Старославянский)ИсландскийИндонезийскийАварскийМонгольскийИдишИнгушскийЭрзянскийКорейскийИжорскийМарийскийМокшанскийУдмурдскийВодскийВепсскийАлтайскийЧувашскийКумыкскийТуркменскийУйгурскийУрумскийЭвенкийскийБашкирскийБаскский

17.

Расчет ростверков

Принимаем материалы для изготовления ростверков:

— монолитный бетон класса по прочности В25, Rb= 14,5 МПа;Rbt= 1,05 МПа;γb2= 0,9;Rb= 13,05 МПа;Rbt= 0,945 МПа;Eb= 30000 МПа;

— арматура класса А-III,Rs=Rsc= 365 МПа;Es= 200000 МПа;

— арматура класса А-I,Rsw= 175 МПа;Es= 210000 МПа.

Ростверк фундамента ФС1.

Расчет на продавливание.

Поскольку ростверк является высоким, отпор грунта под его подошвой при расчете на продавливание не учитывается. Анализ опалубочного чертежа фундамента СВ1 (рис. 6) приводит к выводу, что рассчитываемый ростверк является балочным. В балочном ростверке пирамида продавливания вырождается в фигуру с двумя наклонными плоскостями, по которым происходит продавливание под колонной. Указанные плоскости пересекают ростверк в верхнем сечении по граням колонны, а в нижнем сечении по граням свай. Здесь имеется полная аналогия с разрушением балки по наклонному сечению при действии поперечной силы. Расчеты на продавливание выполняются по формуле (107) норм /6/:

где N– максимальная нагрузка на сваю, равная 1256,6 кН;α— коэффициент, принимаемый для тяжелого бетона равным 1,0;um– средняя линия боковой поверхности пирамиды продавливания, равная в нашем случае ширине ростверка 0,9 м;h0– высота пирамиды продавливания, равная в нашем случае высоте ростверка за вычетом защитного слоя бетона в нижней зонеa= 0,05 м,h0= 0,6 – 0,05 = 0,55 м.

Из опалубочного чертежа фундамента следует, что боковая грань пирамиды продавливания наклонена к горизонтали на угол, больший 450. При этом проекция ее высоты на горизонтальную плоскостьс= 0,25 м. Вычисляем минимальное значение этой проекции, учитываемое в расчетах на продавливание (п. 3.42 норм /6/):

Поскольку c>cmin, в качестве расчетного значения принимаемc= 0,25 м. При наклоне боковой грани пирамиды продавливания к горизонтали на угол, больший 450, расчетное сопротивление батонаFbумножают на коэффициент, равныйh0/c. С учетом сделанных замечаний расчет на продавливание ростверка выполняем по формуле:

Условие прочности при продавливании ростверка не выполняется. Увеличение несущей способности ростверка на продавливание может быть выполнено одним из следующих способов:

— применение поперечного армирования;

— увеличение толщины ростверка;

— увеличение класса бетона по прочности.

Недостаток несущей способности составляет 18,1 %. Несущая способность минимального расчетного поперечного армирования (п. 3.42 норм /6/) должно составлять не менее 50 % несущей способности бетонного сечения. В связи с этим способ повышения несущей способности ростверка на продавливание за счет применения поперчного армирования следует признать экономически нецелесообразным.

Принимаем толщину ростверка 0,7 м. Переопределяем величину cmin:

Поскольку c<cmin, в качестве расчетного значения принимаемc= 0,26 м.

Проверяем несущую способность ростверка на продавливание:

Условие прочности ростверка на продавливание выполнено. Корректируем по результатам расчета опалубочный чертеж фундамента ФС1 (рис. 7).

Вставить рис. 7, чертеж ФС1, окончательный вариант

Расчет на изгиб.

Нижнюю продольную арматуру в ростверке подбираем из расчета на изгиб нормального сечения по грани колонны. Отпор Pсо стороны сваи равен нагрузке на сваю и составляет 1256,6 кН. Плечо приложения силыlизмеряется от оси сваи до грани колонны и составляет 0,4 м. Изгибающий момент в расчетном сечении будет равен:

Находим предварительное сечение продольной арматуры:

Принимаем 4Ф28А-III,As= 0,002463 м2или 24,63 см2. Проверяем достаточность принятого армирования по нормам /6/:

Принятое армирование является достаточным.

Верхнюю продольную арматуру определяем из расчета на изгиб нормального сечения ростверка по грани колонны при действии изгибающего момента, передавемого колонной на ростверк, М= 179,0 кНм. При этом ростверк рассматривается как балка, свободно опертая на сваи и загруженная расчетным изгибающим моментом в центре пролета. Определяем по правилам строительной механики изгибающий момент в расчетном сечении ростварка:

где xi– расстояние от оси сваи до центра колонны или ростверка;lc— размер поперечного сечения колонны.

Находим предварительное сечение продольной арматуры:

Минимальное сечение растянутой арматуры по таб. 38 норм /6/ составляет 0,05 % от площади поперечного сечения bh0или 0,0002925 м2.

Принимаем 4Ф10А-III,As= 0,000314 м2или 3,14 см2. Проверяем достаточность принятого армирования по нормам /6/:

Принятое армирование является достаточным и удовлетворяет требованиям норм /6/ по минимальному армированию.

Поперечное армирование принимаем конструктивно с учетом требований п. 5.29 норм /6/ в виде замкнутых хомутов 4Ф6А-I, устанавливаемых с шагом 200 мм.

0

Ростверк фундамента ФС2.

Расчет на продавливание.

Поскольку ростверк является высоким, отпор грунта под его подошвой при расчете на продавливание не учитывается. Анализ опалубочного чертежа фундамента СВ2 (рис. 4) приводит к выводу, что рассчитываемый ростверк является плитным. В плитном ростверке пирамида продавливания имеет верхнее основание, совподающее с опорным сечением колонны, и нижнее основание в форме прямоугольника, углы которого совпадают с внутренними углами поперечных сечений свай. Расчеты на продавливание выполняются по формуле (107) норм /6/:

где N– максимальная нагрузка от колонны на ростверк, равная 3412,7 кН;α— коэффициент, принимаемый для тяжелого бетона равным 1,0;um– среднеарифметическое значение периметров верхнего и нижнего оснований пирамиды продавливания;h0– высота пирамиды продавливания, равная в нашем случае высоте ростверка за вычетом защитного слоя бетона в нижней зонеa= 0,05 м,h0= 0,6 – 0,05 = 0,55 м.

Из опалубочного чертежа фундамента следует, что боковые грани пирамиды продавливания наклонены к горизонтали на угол, больший 450. При этом проекция высоты боковой грани на горизонтальную плоскостьс= 0,1 м. Вычисляем минимальное значение этой проекции, учитываемое в расчетах на продавливание (п. 3.42 норм /6/):

Поскольку c<cmin, в качестве расчетного значения принимаемc= 0,22 м.

Вычисляем среднеарифметическое значение периметров оснований пирамиды продавливания:

При наклоне боковой грани пирамиды продавливания к горизонтали на угол, больший 450, расчетное сопротивление батонаFbумножают на коэффициент, равныйh0/c. С учетом сделанных замечаний расчет на продавливание ростверка выполняем по формуле:

Условие прочности при продавливании ростверка не выполняется. Увеличение несущей способности ростверка на продавливание может быть выполнено увеличение толщины ростверка.

Принимаем толщину ростверка 0,7 м. Переопределяем величину cmin:

Поскольку c<cmin, в качестве расчетного значения принимаемc= 0,26 м.

Проверяем несущую способность ростверка на продавливание:

Условие прочности ростверка на продавливание выполнено. Корректируем по результатам расчета опалубочный чертеж фундамента ФС2 (рис. 8).

Вставить рис. 8, чертеж ФС2, окончательный вариант

Расчет на изгиб.

Применяем для расчета пространственного ростверка упрощенную схему, в соответствии с которой он рассчитывается по балочной схеме в двух направлениях. Поскольку ростверк симметричен по геометрии и нагрузкам, расчет выполняем в одном направлении, а результаты этого расчета распространяем на оба направления. Нижнюю продольную арматуру в ростверке подбираем из расчета на изгиб нормального сечения по грани колонны. Отпор Pсо стороны свай равен сумме нагрузок на сваи, расположенные по одну сторону от колонны, и составляет 899,1∙2 = 1798,2 кН. Плечо приложения силыlизмеряется от оси сваи до грани колонны и составляет в соответствии с опалубочным чартежом (рис. 8) 0,25 м. Изгибающий момент в расчетном сечении будет равен:

Находим предварительное сечение продольной арматуры:

Принимаем 7Ф20А-III,As= 0,002199 м2или 21,99 см2. Проверяем достаточность принятого армирования по нормам /6/:

Принятое армирование является достаточным.

Верхнюю продольную арматуру определяем из расчета на изгиб нормального сечения ростверка по грани колонны при действии изгибающего момента, передавемого колонной на ростверк, М= 82,7 кНм. При этом ростверк рассматривается как балка, свободно опертая на сваи и загруженная расчетным изгибающим моментом в центре пролета. Определяем по правилам строительной механики изгибающий момент в расчетном сечении ростварка:

Находим предварительное сечение продольной арматуры:

Минимальное сечение растянутой арматуры по таб. 38 норм /6/ составляет 0,05 % от площади поперечного сечения bh0или 0,000585 м2.

Принимаем 8Ф10А-III,As= 0,000628 м2или 6,28 см2. Проверяем достаточность принятого армирования по нормам /6/:

Принятое армирование является достаточным и удовлетворяет требованиям норм /6/ по минимальному армированию.

Поперечное армирование принимаем по технологическим соображениям для фиксации в проектном положении продольной арматуры. Применяем отдельные стержни Ф10А-I, устанавливаемые с шагом в продольном и поперечном направлении 600 мм (по 4 стержня в каждом продольном и поперечном ряду).

Окончательно принимаем:

— нижняя продольная арматура в виде сетки Ф 20А-III по 7 стержней в каждом направлении;

— верхняя продольная арматура в виде сетки Ф 10А-III по 8 стержней в каждом направлении.

Рекомендуется 7 стержней верхней сетки разместить по аналогии с нижней арматурной сеткой, а 8-й стержень установить как спаренный в центре сечения. Это позволит систематизировать установку поперечной арматуры, стержни которой будут размещаться в узлах сеток и крепиться к продольной арматуре на сварке.

18.Анкеровка арматуры колонн

По проектному заданию в колонне применена арматура периодического профиля класса А-IIIс максимальным диаметром 25 мм. Вычисляем длину зоны анкеровки по формуле (186) норм /6/:

где входящие в формулу коэффициенты принимаются по таб. 37 норм /6/, а расчетное сопротивление бетона берется без учета коэффициента γb2. Поскольку расчетная длина анкеровки арматуры превышаетh0= 650 мм, требуется применение конструктивных мероприятий по обеспечению надежной анкеровки рабочей арматуры колонн в ростверке. Рекомендуется применить анкер в виде поперечного стержня (коротыша) диаметром 16 мм, который привариваетсы к рабочей арматуре на расстоянии 100 мм от конца, заделанного в ростверке (тип анкеровки № 5 по таб. 9 Рекомендаций /27/). При использовании такой анкеровки вводится понижающий коэффициент на расчетную длину анкеровки, равный 0,7. При этом получаем:

Надежность анкеровки рабочей арматуры колонны в ростверке обеспечена.

Моделирование и анализ балочных мостов

Большинство автомобильных мостов представляют собой балочные конструкции с однопролетными или непрерывными пролетами, а композитные мосты имеют форму многобалочных или лестничных настилов. Определение основных эффектов различных комбинаций нагрузок часто может быть достигнуто с помощью 2-мерной аналитической модели, но для более полного анализа необходима 3-мерная модель. В этой статье рассматриваются соответствующие методы анализа и моделирования типичных мостов из стали и композитных материалов в Великобритании.

 

Полная конечно-элементная модель

[вверху] Варианты моделирования типичного многолучевого моста

 
Типичный многобалочный мост из стального композитного материала
Овербридж Тринити на трассе A120
(Изображение любезно предоставлено Аткинсом)

Существует три варианта моделирования типичного многобалочного стального композитного моста:


Линейный луч — довольно грубый инструмент.Он не учитывает поперечное распределение, он не дает результатов для поперечного дизайна (например, плиты или распорки) и не учитывает эффекты перекоса. Его не рекомендуется использовать для детального проектирования, но это полезный инструмент для предварительного проектирования.

Использование ростверка подходит во многих ситуациях. Использование модели конечных элементов даст более подробные результаты, особенно для неоднородных балок.

Хотя анализ ростверка широко используется и по-прежнему считается наиболее подходящим для большинства мостовых настилов, признано, что программы анализа методом конечных элементов становятся все более доступными и более простыми в использовании.Кроме того, требования Еврокода для проверки бокового продольного изгиба при кручении могут сделать анализ продольного изгиба методом конечных элементов важным для проверки случая нагрузки мокрой бетонной конструкции.

 

Поперечный разрез Овербриджа Тринити

[вверх] Анализ ростков

[вверх] Анализ ростков: обзор

 

Изометрический вид ростверка, представляющего собой настил балки

Модель ростверка — это обычная форма расчетной модели для композитных настилов мостов.Его ключевые особенности:

  • Это 2D модель
  • Конструктивное поведение линейно-упругое
  • Элементы балки выложены сеткой в ​​одной плоскости, жестко соединены в узлах
  • Продольные элементы представляют собой составные секции (т. Е. Основные балки с соответствующей плитой)
  • Поперечные элементы представляют собой только плиту или составное сечение, в котором присутствуют поперечные стальные балки

[вверх] Анализ ростверка: расположение элементов

Предлагается следующее руководство по выбору планировки ростверка:

  • Сохраняйте размеры сетки примерно квадратными
  • Используйте четное количество шагов сетки
  • Шаг сетки не более пролета / 8
  • Кромки вдоль парапета для облегчения приложения нагрузки
  • Вставьте дополнительные стыки для мест стыковки (обычно предполагается, что это 25% пролета от опор)


Для двухпролетного моста, как показано выше, подходящая компоновка будет такой, как показано ниже.

 
Типовая схема ростверка для двухпролетного многобалочного стального композитного моста

[вверх] Анализ ростверка: поэтапное применение загрузки

Для моделирования реакции конструкции на диапазон постоянных и переменных воздействий потребуются как минимум три различных модели ростверка:

  • Модель «только сталь» : Собственный вес стальных балок и вес влажного бетона во время строительства применяются к модели ростверка только из стали.Продольные элементы представляют собой только стальные балки, в то время как поперечные элементы обычно не требуются (они могут быть установлены как «фиктивные» элементы, чтобы сохранить то же расположение модели, что и составные модели).
  • «Долговременная» композитная модель : Постоянные воздействия, применяемые к завершенной конструкции (в основном, наложенные постоянные нагрузки, такие как покрытие поверхности, и ограничение кривизны из-за усадки), применяются к долговременной композитной модели. Характеристики сечения продольных составных элементов и поперечных элементов, представляющих плиту, рассчитываются с использованием длительного модуля упругости бетона. Если плита находится в состоянии растяжения, могут потребоваться свойства сечения с трещинами.
  • «Краткосрочная» составная модель. : Переходные воздействия (в основном вертикальные нагрузки из-за дорожного движения) применяются к краткосрочной составной модели. Свойства сечения рассчитываются так же, как и для долгосрочной модели, но с использованием краткосрочного модуля упругости. Опять же, свойства сечения с трещинами могут потребоваться там, где плита находится в состоянии растяжения.


Обратите внимание, что BS EN 1992-1-1 [1] дает несколько иной долгосрочный модуль упругости бетона для усадочной нагрузки, поэтому теоретически должна быть четвертая модель для анализа эффектов усадки.Однако модуль существенно не отличается от «обычного» долгосрочного значения, и разумно применить удерживающие моменты усадки к долгосрочной модели для определения вторичных моментов в балках. Однако соответствующие свойства сечения для усадки следует использовать для расчета напряжений, вызванных этими эффектами.

[вверх] Анализ ростков: свойства сечения

 

Свойства трансформируемого сечения элемента составной балки ростверка

Обычно все свойства сечения в «стальных элементах» рассчитываются с использованием преобразованной площади бетонной полки (разделить на коэффициент модульности n = E s / E c ).Следующие свойства сечения необходимы для каждого отдельного сечения:

  • Только сталь: только свойства стальной балки
  • Долговечный композит: бетонная поверхность, преобразованная в долгосрочную модульную конструкцию
  • Кратковременный композит: бетонная поверхность, преобразованная для кратковременного модульного соотношения
  • Свойства с трещинами (в областях коробления): площадь армирования принимается как эффективная только в сечении плиты.


Для свойств сечения без трещин армирование в плите может игнорироваться.

Типичный преобразованный разрез показан справа.

[вверх] Степень трещинности

Если соотношение длин соседних пролетов составляет не менее 0,6, поправка на растрескивание плиты в зонах забивания может быть сделана путем использования свойств сечения с трещинами для 15% пролета с каждой стороны промежуточных опор, как показано ниже. Это предусмотрено BS EN 1994-2 [2] , пункт 5.4.2.3.

 

Степень трещиностойкости элементов балки

[вверху] Задержка сдвига в бетонных полках

Эффективная ширина бетонных полок основана на ширине плиты, равной L e /8 за пределами внешней стойки, по обе стороны от балки, где L e — это расстояние между точками обратного прогиба.Это определение дано в BS EN 1994-2 [2] , пункт 5.4.1.2, где приведены приблизительные значения L и . Обратите внимание, что запаздывание сдвига необходимо учитывать как при ULS, так и при SLS (одинаковая эффективная ширина используется для обоих предельных состояний).

[вверх] Анализ ростверка: приложение нагрузок

Остаточные воздействия (собственный вес) распределяются между продольными элементами с помощью простой статики. Графическое изображение типичных постоянных нагрузок, приложенных к модели ростверка, показано ниже (слева).

Загрузка трафика обычно определяется программами «автозагрузки», которые являются частью большинства аналитических программ. Эти программы используют поверхности влияния для определения степени равномерно распределенных нагрузок и положения тандемных систем и специальных транспортных средств. Типичная поверхность влияния для места изгиба в середине пролета показана ниже (справа).

Пользователь решает, какие положения на модели наиболее важны для проектирования (например, промежуточные участки, стыки и положения опор), и требует, чтобы для этих положений были созданы поверхности влияния; затем автопогрузчик определяет позиции, в которых применяется для наиболее обременительного эффекта.

  • Графическое изображение постоянных нагрузок, приложенных к модели

  • Типовая поверхность воздействия изгибающего момента в середине пролета двухпролетного четырехбалочного моста

[вверх] Анализ ростков: выход

Основная цель любого глобального анализа мостов — получение результатов, которые затем можно использовать при анализе и проектировании сечений. Обычно на выходе будут изгибающие моменты, поперечные силы и крутящие моменты (если они значительны) в главных балках.Прогибы также потребуются для расчетов из преамбула. Результат, вероятно, будет либо графическим, либо табличным, оба полезны. Графический вывод позволяет быстро установить на глаз пиковые моменты и сдвиги, а также позволяет проектировщику визуально проверить, ведет ли модель себя так, как ожидалось. Табличный вывод может быть полезен для постобработки в виде электронной таблицы и одновременного чтения сопутствующих эффектов нагрузки. Однако проектировщику следует принимать решения о том, где находятся критические места на конструкции, чтобы избежать чрезмерного количества выходных данных и постобработки.

  • Типовое графическое представление вывода изгибающего момента

  • Типичный результат анализа влияния нагрузки на ростверк

[вверх] Анализ ростков: прочие соображения

 

Графическое изображение изгибающих моментов в элементах плиты в ростверке модели

Также необходимо учитывать следующее:

  • Глобальные эффекты для расчета поперечных перекрытий : возьмите эффекты нагрузки на поперечные элементы из модели ростверка и добавьте к эффектам из локального анализа (например.грамм. Диаграммы Пучера. См. SCI 356). Любые нагрузки, приложенные к ростверку, следует прикладывать к швам только для этой цели, чтобы избежать неточного двойного учета местных эффектов.
  • Распорка : Связь обычно моделируется с помощью гибкого на сдвиг элемента (консервативно для использования элемента, который не допускает гибкости при сдвиге) с эквивалентными свойствами, рассчитанными на основе модели плоского каркаса. Модель плоской рамы также может использоваться для расчета распорок с использованием отклонений от модели ростверка, приложенных к модели плоской рамы, и при необходимости удерживающих сил.
  • Опоры : Все опоры обеспечивают только вертикальное ограничение в 2D ростверке. Влияние невертикальных нагрузок необходимо оценивать вручную или с помощью альтернативной модели.
  • Ручные проверки : Ручные проверки должны проводиться для проверки модели, например, проверка изгибающих моментов при равномерной нагрузке и проверка опорных реакций
  • Комбинированное программное обеспечение для глобального анализа и проектирования сечений : Некоторое программное обеспечение предлагает комбинированный глобальный анализ и возможность проектирования сечений.Проектировщики должны убедиться, что они понимают теорию, лежащую в основе проектирования секций балки, и проводить проверки на выходе.
 

Модель плоской рамы для оценки жесткости (для элемента модели ростверка) и для определения эффектов от смещений из выходного

[вверх] Анализ ростков: варианты

[вверх] Мосты косые

Многие мосты имеют перекос в плане, и модель ростверка позволяет приспособить это расположение одним из нескольких способов.Рассмотрим типичный план косого моста, показанный ниже.

 

Для малых углов перекоса сетку можно выровнять с перекосом, как показано ниже.

 
перекос сетки (перекос не более 20 °)

Для больших углов перекоса поведение элементов перекоса становится неточным, и лучше вернуться к ортогональной сетке.На концах необходимо компенсировать перекос.

 
Ортогональная сетка для большего перекоса. (наклон более 20 °)
[вверх] Мосты изогнутые
 

Типовой изогнутый композитный мост

Это относительно обычное дело для мостов на развязках с разнесенными уровнями и в других местах, где пространство ограничено, чтобы иметь значительную кривизну в плане.

В таких ситуациях можно использовать изогнутые ростверки, хотя при выборе компоновки и рассмотрении результатов анализа необходимо соблюдать осторожность, поскольку крутильные эффекты в плите нелегко отделить от эффектов коробления в стальных балках. Кроме того, после анализа ростверка необходимо будет учесть влияние горизонтальных «радиальных» сил в стальных фланцах.

 

Модель изогнутого ростверка для 4-пролетного моста

[вверх] Балки переменной глубины

Балки переменной глубины, такие как показанные ниже, можно легко разместить в модели ростверка путем изменения свойств сечения по длине продольных элементов.

 

Балки переменной глубины в двухпролетном мосту
(Изображение любезно предоставлено Аткинсом)

[вверху] Лестничные настилы
 
Лестничный мостик (этап строительства, со спусковой головкой)

Лестничные настилы, подобные показанному справа, можно смоделировать с помощью ростверков.

В модели ростверка для лестничной площадки:

  • Основные лонжероны представляют собой сплошное составное сечение
  • Промежуточные лонжероны представляют собой только плиту
  • Поперечные элементы обычно представляют собой составное сечение, включая поперечные балки.Иногда могут быть включены только промежуточные элементы плиты между композитными поперечными элементами.


Вероятно, потребуется 3D-модель для моделирования взаимодействия между поперечными балками и главными балками, в частности, для определения жесткости U-образной рамы и воздействия на поперечные балки из-за местного применения специальных транспортных средств.

 
 
Трехмерная модель лестничного настила для взаимодействия поперечных балок и главных балок
[вверх] Мосты интегральные

Для интегрального моста можно использовать двухмерный ростверк с поворотными пружинными опорами на встроенных опорах в сочетании с двухмерной плоской моделью рамы для температурных воздействий.В качестве альтернативы можно использовать 3D-модель с участком ростверка для настила и вертикальными участками для примыкания и фундамента.

[вверху] Расчет критического изгиба на упругость для грузовой платформы «мокрый бетон»

 

Голые стальные балки в ожидании загрузки мокрого бетона

BS EN 1993-2 [3] не дает формулы для определения гибкости при продольном изгибе при кручении парных стальных балок с торсионными связями, когда пара балок склонна изгибаться как пара, сочувствуя друг другу, а не между ограничениями. .Это обычный сценарий для мокрой загрузки бетона. Можно рассмотреть два варианта:

  • Расчет гибкости с помощью анализа критического продольного изгиба по КЭ
  • Используйте упрощенные правила гибкости ограничителей скручивания, взятые из BS 5400-3 [4] (они доступны в формате Еврокода в SCI P356).


Для анализа КЭ пользователю необходимо просмотреть режимы потери устойчивости, чтобы найти режим продольного изгиба при кручении — можно обнаружить, что формы продольного изгиба стенки или полки возникают раньше, чем поперечные формы продольного изгиба при кручении.

Анализ КЭ, вероятно, даст значительные преимущества по сравнению с упрощенным подходом, который обсуждается при проектировании балки.

Дополнительное руководство по определению сопротивления продольному изгибу балок из стальных листов в композитных мостах во время строительства (стальная ступень без покрытия) и в эксплуатации (когда плита настила действует как верхний фланец) доступно в ED008.

[вверх] Конечно-элементное моделирование

Поскольку вполне вероятно, что для проверки упругой критической потери устойчивости потребуется модель конечных элементов, можно рассмотреть возможность использования полной модели конечных элементов для всего анализа.Это также будет иметь то преимущество, что структурный отклик потенциально лучше моделируется. Однако есть ряд недостатков, в том числе:

 

Полная конечно-элементная модель

  • Более длительная установка
  • Больше шансов ошибки
  • Больше времени для получения результатов
  • Для уверенного использования требуется больше практики
  • Отладка сложнее
  • Пиковые опорные моменты могут быть недооценены


Если принято решение об использовании конечно-элементной модели, могут помочь следующие рекомендации:

  • Крупная сетка, вероятно, будет достаточной
  • Держите сетку как можно более квадратной
  • Требуется более тщательное планирование
  • Толстые элементы оболочки для балок и плит, балочные элементы в других местах (например,грамм. для распорки)
  • В качестве альтернативы можно использовать балочные элементы для составных пластин для стальных балок
  • Требуется дополнительная проверка
  • Необходимые анизотропные свойства в областях с трещинами

[вверх] Выводы

Ростверк — это обычно используемая модель для настилов мостов, и она относительно проста в использовании. Тем не менее, модель конечных элементов, скорее всего, по-прежнему потребуется для анализа упругого критического продольного изгиба стальных балок, поддерживающих влажную нагрузку бетона.Следовательно, модель конечных элементов может рассматриваться для всего анализа, что также может иметь возможное преимущество в виде лучшего моделирования реакции конструкции. Однако у этого подхода есть некоторые недостатки, поэтому многие проектировщики используют ростверк для основного анализа и используют модель конечных элементов только там, где это абсолютно необходимо.

[вверх] Список литературы

  1. ↑ BS EN 1992-1-1: 2004 + A1: 2014 Еврокод 2. Проектирование бетонных конструкций. Общие правила и правила для зданий, BSI
  2. 2.0 2,1 BS EN 1994-2: 2005, Еврокод 4. Проектирование композитных стальных и бетонных конструкций. Общие правила и правила для мостов, BSI
  3. ↑ BS EN 1993-2: 2006, Еврокод 3. Проектирование стальных конструкций. Стальные мосты, BSI
  4. ↑ BS 5400-3: 2000 Стальные, бетонные и композитные мосты. Свод правил проектирования стальных мостов. BSI

[вверх] Ресурсы

[вверху] См. Также

[вверх] Внешние ссылки

Моделирование и анализ балочных мостов

Большинство автомобильных мостов представляют собой балочные конструкции с однопролетными или непрерывными пролетами, а композитные мосты имеют форму многобалочных или лестничных настилов.Определение основных эффектов различных комбинаций нагрузок часто может быть достигнуто с помощью 2-мерной аналитической модели, но для более полного анализа необходима 3-мерная модель. В этой статье рассматриваются соответствующие методы анализа и моделирования типичных мостов из стали и композитных материалов в Великобритании.

 

Полная конечно-элементная модель

[вверху] Варианты моделирования типичного многолучевого моста

 
Типичный многобалочный мост из стального композитного материала
Овербридж Тринити на трассе A120
(Изображение любезно предоставлено Аткинсом)

Существует три варианта моделирования типичного многобалочного стального композитного моста:


Линейный луч — довольно грубый инструмент.Он не учитывает поперечное распределение, он не дает результатов для поперечного дизайна (например, плиты или распорки) и не учитывает эффекты перекоса. Его не рекомендуется использовать для детального проектирования, но это полезный инструмент для предварительного проектирования.

Использование ростверка подходит во многих ситуациях. Использование модели конечных элементов даст более подробные результаты, особенно для неоднородных балок.

Хотя анализ ростверка широко используется и по-прежнему считается наиболее подходящим для большинства мостовых настилов, признано, что программы анализа методом конечных элементов становятся все более доступными и более простыми в использовании.Кроме того, требования Еврокода для проверки бокового продольного изгиба при кручении могут сделать анализ продольного изгиба методом конечных элементов важным для проверки случая нагрузки мокрой бетонной конструкции.

 

Поперечный разрез Овербриджа Тринити

[вверх] Анализ ростков

[вверх] Анализ ростков: обзор

 

Изометрический вид ростверка, представляющего собой настил балки

Модель ростверка — это обычная форма расчетной модели для композитных настилов мостов.Его ключевые особенности:

  • Это 2D модель
  • Конструктивное поведение линейно-упругое
  • Элементы балки выложены сеткой в ​​одной плоскости, жестко соединены в узлах
  • Продольные элементы представляют собой составные секции (т. Е. Основные балки с соответствующей плитой)
  • Поперечные элементы представляют собой только плиту или составное сечение, в котором присутствуют поперечные стальные балки

[вверх] Анализ ростверка: расположение элементов

Предлагается следующее руководство по выбору планировки ростверка:

  • Сохраняйте размеры сетки примерно квадратными
  • Используйте четное количество шагов сетки
  • Шаг сетки не более пролета / 8
  • Кромки вдоль парапета для облегчения приложения нагрузки
  • Вставьте дополнительные стыки для мест стыковки (обычно предполагается, что это 25% пролета от опор)


Для двухпролетного моста, как показано выше, подходящая компоновка будет такой, как показано ниже.

 
Типовая схема ростверка для двухпролетного многобалочного стального композитного моста

[вверх] Анализ ростверка: поэтапное применение загрузки

Для моделирования реакции конструкции на диапазон постоянных и переменных воздействий потребуются как минимум три различных модели ростверка:

  • Модель «только сталь» : Собственный вес стальных балок и вес влажного бетона во время строительства применяются к модели ростверка только из стали.Продольные элементы представляют собой только стальные балки, в то время как поперечные элементы обычно не требуются (они могут быть установлены как «фиктивные» элементы, чтобы сохранить то же расположение модели, что и составные модели).
  • «Долговременная» композитная модель : Постоянные воздействия, применяемые к завершенной конструкции (в основном, наложенные постоянные нагрузки, такие как покрытие поверхности, и ограничение кривизны из-за усадки), применяются к долговременной композитной модели. Характеристики сечения продольных составных элементов и поперечных элементов, представляющих плиту, рассчитываются с использованием длительного модуля упругости бетона.Если плита находится в состоянии растяжения, могут потребоваться свойства сечения с трещинами.
  • «Краткосрочная» составная модель. : Переходные воздействия (в основном вертикальные нагрузки из-за дорожного движения) применяются к краткосрочной составной модели. Свойства сечения рассчитываются так же, как и для долгосрочной модели, но с использованием краткосрочного модуля упругости. Опять же, свойства сечения с трещинами могут потребоваться там, где плита находится в состоянии растяжения.


Обратите внимание, что BS EN 1992-1-1 [1] дает несколько иной долгосрочный модуль упругости бетона для усадочной нагрузки, поэтому теоретически должна быть четвертая модель для анализа эффектов усадки.Однако модуль существенно не отличается от «обычного» долгосрочного значения, и разумно применить удерживающие моменты усадки к долгосрочной модели для определения вторичных моментов в балках. Однако соответствующие свойства сечения для усадки следует использовать для расчета напряжений, вызванных этими эффектами.

[вверх] Анализ ростков: свойства сечения

 

Свойства трансформируемого сечения элемента составной балки ростверка

Обычно все свойства сечения в «стальных элементах» рассчитываются с использованием преобразованной площади бетонной полки (разделить на коэффициент модульности n = E s / E c ).Следующие свойства сечения необходимы для каждого отдельного сечения:

  • Только сталь: только свойства стальной балки
  • Долговечный композит: бетонная поверхность, преобразованная в долгосрочную модульную конструкцию
  • Кратковременный композит: бетонная поверхность, преобразованная для кратковременного модульного соотношения
  • Свойства с трещинами (в областях коробления): площадь армирования принимается как эффективная только в сечении плиты.


Для свойств сечения без трещин армирование в плите может игнорироваться.

Типичный преобразованный разрез показан справа.

[вверх] Степень трещинности

Если соотношение длин соседних пролетов составляет не менее 0,6, поправка на растрескивание плиты в зонах забивания может быть сделана путем использования свойств сечения с трещинами для 15% пролета с каждой стороны промежуточных опор, как показано ниже. Это предусмотрено BS EN 1994-2 [2] , пункт 5.4.2.3.

 

Степень трещиностойкости элементов балки

[вверху] Задержка сдвига в бетонных полках

Эффективная ширина бетонных полок основана на ширине плиты, равной L e /8 за пределами внешней стойки, по обе стороны от балки, где L e — это расстояние между точками обратного прогиба.Это определение дано в BS EN 1994-2 [2] , пункт 5.4.1.2, где приведены приблизительные значения L и . Обратите внимание, что запаздывание сдвига необходимо учитывать как при ULS, так и при SLS (одинаковая эффективная ширина используется для обоих предельных состояний).

[вверх] Анализ ростверка: приложение нагрузок

Остаточные воздействия (собственный вес) распределяются между продольными элементами с помощью простой статики. Графическое изображение типичных постоянных нагрузок, приложенных к модели ростверка, показано ниже (слева).

Загрузка трафика обычно определяется программами «автозагрузки», которые являются частью большинства аналитических программ. Эти программы используют поверхности влияния для определения степени равномерно распределенных нагрузок и положения тандемных систем и специальных транспортных средств. Типичная поверхность влияния для места изгиба в середине пролета показана ниже (справа).

Пользователь решает, какие положения на модели наиболее важны для проектирования (например, промежуточные участки, стыки и положения опор), и требует, чтобы для этих положений были созданы поверхности влияния; затем автопогрузчик определяет позиции, в которых применяется для наиболее обременительного эффекта.

  • Графическое изображение постоянных нагрузок, приложенных к модели

  • Типовая поверхность воздействия изгибающего момента в середине пролета двухпролетного четырехбалочного моста

[вверх] Анализ ростков: выход

Основная цель любого глобального анализа мостов — получение результатов, которые затем можно использовать при анализе и проектировании сечений. Обычно на выходе будут изгибающие моменты, поперечные силы и крутящие моменты (если они значительны) в главных балках.Прогибы также потребуются для расчетов из преамбула. Результат, вероятно, будет либо графическим, либо табличным, оба полезны. Графический вывод позволяет быстро установить на глаз пиковые моменты и сдвиги, а также позволяет проектировщику визуально проверить, ведет ли модель себя так, как ожидалось. Табличный вывод может быть полезен для постобработки в виде электронной таблицы и одновременного чтения сопутствующих эффектов нагрузки. Однако проектировщику следует принимать решения о том, где находятся критические места на конструкции, чтобы избежать чрезмерного количества выходных данных и постобработки.

  • Типовое графическое представление вывода изгибающего момента

  • Типичный результат анализа влияния нагрузки на ростверк

[вверх] Анализ ростков: прочие соображения

 

Графическое изображение изгибающих моментов в элементах плиты в ростверке модели

Также необходимо учитывать следующее:

  • Глобальные эффекты для расчета поперечных перекрытий : возьмите эффекты нагрузки на поперечные элементы из модели ростверка и добавьте к эффектам из локального анализа (например.грамм. Диаграммы Пучера. См. SCI 356). Любые нагрузки, приложенные к ростверку, следует прикладывать к швам только для этой цели, чтобы избежать неточного двойного учета местных эффектов.
  • Распорка : Связь обычно моделируется с помощью гибкого на сдвиг элемента (консервативно для использования элемента, который не допускает гибкости при сдвиге) с эквивалентными свойствами, рассчитанными на основе модели плоского каркаса. Модель плоской рамы также может использоваться для расчета распорок с использованием отклонений от модели ростверка, приложенных к модели плоской рамы, и при необходимости удерживающих сил.
  • Опоры : Все опоры обеспечивают только вертикальное ограничение в 2D ростверке. Влияние невертикальных нагрузок необходимо оценивать вручную или с помощью альтернативной модели.
  • Ручные проверки : Ручные проверки должны проводиться для проверки модели, например, проверка изгибающих моментов при равномерной нагрузке и проверка опорных реакций
  • Комбинированное программное обеспечение для глобального анализа и проектирования сечений : Некоторое программное обеспечение предлагает комбинированный глобальный анализ и возможность проектирования сечений.Проектировщики должны убедиться, что они понимают теорию, лежащую в основе проектирования секций балки, и проводить проверки на выходе.
 

Модель плоской рамы для оценки жесткости (для элемента модели ростверка) и для определения эффектов от смещений из выходного

[вверх] Анализ ростков: варианты

[вверх] Мосты косые

Многие мосты имеют перекос в плане, и модель ростверка позволяет приспособить это расположение одним из нескольких способов.Рассмотрим типичный план косого моста, показанный ниже.

 

Для малых углов перекоса сетку можно выровнять с перекосом, как показано ниже.

 
перекос сетки (перекос не более 20 °)

Для больших углов перекоса поведение элементов перекоса становится неточным, и лучше вернуться к ортогональной сетке.На концах необходимо компенсировать перекос.

 
Ортогональная сетка для большего перекоса. (наклон более 20 °)
[вверх] Мосты изогнутые
 

Типовой изогнутый композитный мост

Это относительно обычное дело для мостов на развязках с разнесенными уровнями и в других местах, где пространство ограничено, чтобы иметь значительную кривизну в плане.

В таких ситуациях можно использовать изогнутые ростверки, хотя при выборе компоновки и рассмотрении результатов анализа необходимо соблюдать осторожность, поскольку крутильные эффекты в плите нелегко отделить от эффектов коробления в стальных балках. Кроме того, после анализа ростверка необходимо будет учесть влияние горизонтальных «радиальных» сил в стальных фланцах.

 

Модель изогнутого ростверка для 4-пролетного моста

[вверх] Балки переменной глубины

Балки переменной глубины, такие как показанные ниже, можно легко разместить в модели ростверка путем изменения свойств сечения по длине продольных элементов.

 

Балки переменной глубины в двухпролетном мосту
(Изображение любезно предоставлено Аткинсом)

[вверху] Лестничные настилы
 
Лестничный мостик (этап строительства, со спусковой головкой)

Лестничные настилы, подобные показанному справа, можно смоделировать с помощью ростверков.

В модели ростверка для лестничной площадки:

  • Основные лонжероны представляют собой сплошное составное сечение
  • Промежуточные лонжероны представляют собой только плиту
  • Поперечные элементы обычно представляют собой составное сечение, включая поперечные балки.Иногда могут быть включены только промежуточные элементы плиты между композитными поперечными элементами.


Вероятно, потребуется 3D-модель для моделирования взаимодействия между поперечными балками и главными балками, в частности, для определения жесткости U-образной рамы и воздействия на поперечные балки из-за местного применения специальных транспортных средств.

 
 
Трехмерная модель лестничного настила для взаимодействия поперечных балок и главных балок
[вверх] Мосты интегральные

Для интегрального моста можно использовать двухмерный ростверк с поворотными пружинными опорами на встроенных опорах в сочетании с двухмерной плоской моделью рамы для температурных воздействий.В качестве альтернативы можно использовать 3D-модель с участком ростверка для настила и вертикальными участками для примыкания и фундамента.

[вверху] Расчет критического изгиба на упругость для грузовой платформы «мокрый бетон»

 

Голые стальные балки в ожидании загрузки мокрого бетона

BS EN 1993-2 [3] не дает формулы для определения гибкости при продольном изгибе при кручении парных стальных балок с торсионными связями, когда пара балок склонна изгибаться как пара, сочувствуя друг другу, а не между ограничениями. .Это обычный сценарий для мокрой загрузки бетона. Можно рассмотреть два варианта:

  • Расчет гибкости с помощью анализа критического продольного изгиба по КЭ
  • Используйте упрощенные правила гибкости ограничителей скручивания, взятые из BS 5400-3 [4] (они доступны в формате Еврокода в SCI P356).


Для анализа КЭ пользователю необходимо просмотреть режимы потери устойчивости, чтобы найти режим продольного изгиба при кручении — можно обнаружить, что формы продольного изгиба стенки или полки возникают раньше, чем поперечные формы продольного изгиба при кручении.

Анализ КЭ, вероятно, даст значительные преимущества по сравнению с упрощенным подходом, который обсуждается при проектировании балки.

Дополнительное руководство по определению сопротивления продольному изгибу балок из стальных листов в композитных мостах во время строительства (стальная ступень без покрытия) и в эксплуатации (когда плита настила действует как верхний фланец) доступно в ED008.

[вверх] Конечно-элементное моделирование

Поскольку вполне вероятно, что для проверки упругой критической потери устойчивости потребуется модель конечных элементов, можно рассмотреть возможность использования полной модели конечных элементов для всего анализа.Это также будет иметь то преимущество, что структурный отклик потенциально лучше моделируется. Однако есть ряд недостатков, в том числе:

 

Полная конечно-элементная модель

  • Более длительная установка
  • Больше шансов ошибки
  • Больше времени для получения результатов
  • Для уверенного использования требуется больше практики
  • Отладка сложнее
  • Пиковые опорные моменты могут быть недооценены


Если принято решение об использовании конечно-элементной модели, могут помочь следующие рекомендации:

  • Крупная сетка, вероятно, будет достаточной
  • Держите сетку как можно более квадратной
  • Требуется более тщательное планирование
  • Толстые элементы оболочки для балок и плит, балочные элементы в других местах (например,грамм. для распорки)
  • В качестве альтернативы можно использовать балочные элементы для составных пластин для стальных балок
  • Требуется дополнительная проверка
  • Необходимые анизотропные свойства в областях с трещинами

[вверх] Выводы

Ростверк — это обычно используемая модель для настилов мостов, и она относительно проста в использовании. Тем не менее, модель конечных элементов, скорее всего, по-прежнему потребуется для анализа упругого критического продольного изгиба стальных балок, поддерживающих влажную нагрузку бетона.Следовательно, модель конечных элементов может рассматриваться для всего анализа, что также может иметь возможное преимущество в виде лучшего моделирования реакции конструкции. Однако у этого подхода есть некоторые недостатки, поэтому многие проектировщики используют ростверк для основного анализа и используют модель конечных элементов только там, где это абсолютно необходимо.

[вверх] Список литературы

  1. ↑ BS EN 1992-1-1: 2004 + A1: 2014 Еврокод 2. Проектирование бетонных конструкций. Общие правила и правила для зданий, BSI
  2. 2.0 2,1 BS EN 1994-2: 2005, Еврокод 4. Проектирование композитных стальных и бетонных конструкций. Общие правила и правила для мостов, BSI
  3. ↑ BS EN 1993-2: 2006, Еврокод 3. Проектирование стальных конструкций. Стальные мосты, BSI
  4. ↑ BS 5400-3: 2000 Стальные, бетонные и композитные мосты. Свод правил проектирования стальных мостов. BSI

[вверх] Ресурсы

[вверху] См. Также

[вверх] Внешние ссылки

Моделирование и анализ балочных мостов

Большинство автомобильных мостов представляют собой балочные конструкции с однопролетными или непрерывными пролетами, а композитные мосты имеют форму многобалочных или лестничных настилов.Определение основных эффектов различных комбинаций нагрузок часто может быть достигнуто с помощью 2-мерной аналитической модели, но для более полного анализа необходима 3-мерная модель. В этой статье рассматриваются соответствующие методы анализа и моделирования типичных мостов из стали и композитных материалов в Великобритании.

 

Полная конечно-элементная модель

[вверху] Варианты моделирования типичного многолучевого моста

 
Типичный многобалочный мост из стального композитного материала
Овербридж Тринити на трассе A120
(Изображение любезно предоставлено Аткинсом)

Существует три варианта моделирования типичного многобалочного стального композитного моста:


Линейный луч — довольно грубый инструмент.Он не учитывает поперечное распределение, он не дает результатов для поперечного дизайна (например, плиты или распорки) и не учитывает эффекты перекоса. Его не рекомендуется использовать для детального проектирования, но это полезный инструмент для предварительного проектирования.

Использование ростверка подходит во многих ситуациях. Использование модели конечных элементов даст более подробные результаты, особенно для неоднородных балок.

Хотя анализ ростверка широко используется и по-прежнему считается наиболее подходящим для большинства мостовых настилов, признано, что программы анализа методом конечных элементов становятся все более доступными и более простыми в использовании.Кроме того, требования Еврокода для проверки бокового продольного изгиба при кручении могут сделать анализ продольного изгиба методом конечных элементов важным для проверки случая нагрузки мокрой бетонной конструкции.

 

Поперечный разрез Овербриджа Тринити

[вверх] Анализ ростков

[вверх] Анализ ростков: обзор

 

Изометрический вид ростверка, представляющего собой настил балки

Модель ростверка — это обычная форма расчетной модели для композитных настилов мостов.Его ключевые особенности:

  • Это 2D модель
  • Конструктивное поведение линейно-упругое
  • Элементы балки выложены сеткой в ​​одной плоскости, жестко соединены в узлах
  • Продольные элементы представляют собой составные секции (т. Е. Основные балки с соответствующей плитой)
  • Поперечные элементы представляют собой только плиту или составное сечение, в котором присутствуют поперечные стальные балки

[вверх] Анализ ростверка: расположение элементов

Предлагается следующее руководство по выбору планировки ростверка:

  • Сохраняйте размеры сетки примерно квадратными
  • Используйте четное количество шагов сетки
  • Шаг сетки не более пролета / 8
  • Кромки вдоль парапета для облегчения приложения нагрузки
  • Вставьте дополнительные стыки для мест стыковки (обычно предполагается, что это 25% пролета от опор)


Для двухпролетного моста, как показано выше, подходящая компоновка будет такой, как показано ниже.

 
Типовая схема ростверка для двухпролетного многобалочного стального композитного моста

[вверх] Анализ ростверка: поэтапное применение загрузки

Для моделирования реакции конструкции на диапазон постоянных и переменных воздействий потребуются как минимум три различных модели ростверка:

  • Модель «только сталь» : Собственный вес стальных балок и вес влажного бетона во время строительства применяются к модели ростверка только из стали.Продольные элементы представляют собой только стальные балки, в то время как поперечные элементы обычно не требуются (они могут быть установлены как «фиктивные» элементы, чтобы сохранить то же расположение модели, что и составные модели).
  • «Долговременная» композитная модель : Постоянные воздействия, применяемые к завершенной конструкции (в основном, наложенные постоянные нагрузки, такие как покрытие поверхности, и ограничение кривизны из-за усадки), применяются к долговременной композитной модели. Характеристики сечения продольных составных элементов и поперечных элементов, представляющих плиту, рассчитываются с использованием длительного модуля упругости бетона.Если плита находится в состоянии растяжения, могут потребоваться свойства сечения с трещинами.
  • «Краткосрочная» составная модель. : Переходные воздействия (в основном вертикальные нагрузки из-за дорожного движения) применяются к краткосрочной составной модели. Свойства сечения рассчитываются так же, как и для долгосрочной модели, но с использованием краткосрочного модуля упругости. Опять же, свойства сечения с трещинами могут потребоваться там, где плита находится в состоянии растяжения.


Обратите внимание, что BS EN 1992-1-1 [1] дает несколько иной долгосрочный модуль упругости бетона для усадочной нагрузки, поэтому теоретически должна быть четвертая модель для анализа эффектов усадки.Однако модуль существенно не отличается от «обычного» долгосрочного значения, и разумно применить удерживающие моменты усадки к долгосрочной модели для определения вторичных моментов в балках. Однако соответствующие свойства сечения для усадки следует использовать для расчета напряжений, вызванных этими эффектами.

[вверх] Анализ ростков: свойства сечения

 

Свойства трансформируемого сечения элемента составной балки ростверка

Обычно все свойства сечения в «стальных элементах» рассчитываются с использованием преобразованной площади бетонной полки (разделить на коэффициент модульности n = E s / E c ).Следующие свойства сечения необходимы для каждого отдельного сечения:

  • Только сталь: только свойства стальной балки
  • Долговечный композит: бетонная поверхность, преобразованная в долгосрочную модульную конструкцию
  • Кратковременный композит: бетонная поверхность, преобразованная для кратковременного модульного соотношения
  • Свойства с трещинами (в областях коробления): площадь армирования принимается как эффективная только в сечении плиты.


Для свойств сечения без трещин армирование в плите может игнорироваться.

Типичный преобразованный разрез показан справа.

[вверх] Степень трещинности

Если соотношение длин соседних пролетов составляет не менее 0,6, поправка на растрескивание плиты в зонах забивания может быть сделана путем использования свойств сечения с трещинами для 15% пролета с каждой стороны промежуточных опор, как показано ниже. Это предусмотрено BS EN 1994-2 [2] , пункт 5.4.2.3.

 

Степень трещиностойкости элементов балки

[вверху] Задержка сдвига в бетонных полках

Эффективная ширина бетонных полок основана на ширине плиты, равной L e /8 за пределами внешней стойки, по обе стороны от балки, где L e — это расстояние между точками обратного прогиба.Это определение дано в BS EN 1994-2 [2] , пункт 5.4.1.2, где приведены приблизительные значения L и . Обратите внимание, что запаздывание сдвига необходимо учитывать как при ULS, так и при SLS (одинаковая эффективная ширина используется для обоих предельных состояний).

[вверх] Анализ ростверка: приложение нагрузок

Остаточные воздействия (собственный вес) распределяются между продольными элементами с помощью простой статики. Графическое изображение типичных постоянных нагрузок, приложенных к модели ростверка, показано ниже (слева).

Загрузка трафика обычно определяется программами «автозагрузки», которые являются частью большинства аналитических программ. Эти программы используют поверхности влияния для определения степени равномерно распределенных нагрузок и положения тандемных систем и специальных транспортных средств. Типичная поверхность влияния для места изгиба в середине пролета показана ниже (справа).

Пользователь решает, какие положения на модели наиболее важны для проектирования (например, промежуточные участки, стыки и положения опор), и требует, чтобы для этих положений были созданы поверхности влияния; затем автопогрузчик определяет позиции, в которых применяется для наиболее обременительного эффекта.

  • Графическое изображение постоянных нагрузок, приложенных к модели

  • Типовая поверхность воздействия изгибающего момента в середине пролета двухпролетного четырехбалочного моста

[вверх] Анализ ростков: выход

Основная цель любого глобального анализа мостов — получение результатов, которые затем можно использовать при анализе и проектировании сечений. Обычно на выходе будут изгибающие моменты, поперечные силы и крутящие моменты (если они значительны) в главных балках.Прогибы также потребуются для расчетов из преамбула. Результат, вероятно, будет либо графическим, либо табличным, оба полезны. Графический вывод позволяет быстро установить на глаз пиковые моменты и сдвиги, а также позволяет проектировщику визуально проверить, ведет ли модель себя так, как ожидалось. Табличный вывод может быть полезен для постобработки в виде электронной таблицы и одновременного чтения сопутствующих эффектов нагрузки. Однако проектировщику следует принимать решения о том, где находятся критические места на конструкции, чтобы избежать чрезмерного количества выходных данных и постобработки.

  • Типовое графическое представление вывода изгибающего момента

  • Типичный результат анализа влияния нагрузки на ростверк

[вверх] Анализ ростков: прочие соображения

 

Графическое изображение изгибающих моментов в элементах плиты в ростверке модели

Также необходимо учитывать следующее:

  • Глобальные эффекты для расчета поперечных перекрытий : возьмите эффекты нагрузки на поперечные элементы из модели ростверка и добавьте к эффектам из локального анализа (например.грамм. Диаграммы Пучера. См. SCI 356). Любые нагрузки, приложенные к ростверку, следует прикладывать к швам только для этой цели, чтобы избежать неточного двойного учета местных эффектов.
  • Распорка : Связь обычно моделируется с помощью гибкого на сдвиг элемента (консервативно для использования элемента, который не допускает гибкости при сдвиге) с эквивалентными свойствами, рассчитанными на основе модели плоского каркаса. Модель плоской рамы также может использоваться для расчета распорок с использованием отклонений от модели ростверка, приложенных к модели плоской рамы, и при необходимости удерживающих сил.
  • Опоры : Все опоры обеспечивают только вертикальное ограничение в 2D ростверке. Влияние невертикальных нагрузок необходимо оценивать вручную или с помощью альтернативной модели.
  • Ручные проверки : Ручные проверки должны проводиться для проверки модели, например, проверка изгибающих моментов при равномерной нагрузке и проверка опорных реакций
  • Комбинированное программное обеспечение для глобального анализа и проектирования сечений : Некоторое программное обеспечение предлагает комбинированный глобальный анализ и возможность проектирования сечений.Проектировщики должны убедиться, что они понимают теорию, лежащую в основе проектирования секций балки, и проводить проверки на выходе.
 

Модель плоской рамы для оценки жесткости (для элемента модели ростверка) и для определения эффектов от смещений из выходного

[вверх] Анализ ростков: варианты

[вверх] Мосты косые

Многие мосты имеют перекос в плане, и модель ростверка позволяет приспособить это расположение одним из нескольких способов.Рассмотрим типичный план косого моста, показанный ниже.

 

Для малых углов перекоса сетку можно выровнять с перекосом, как показано ниже.

 
перекос сетки (перекос не более 20 °)

Для больших углов перекоса поведение элементов перекоса становится неточным, и лучше вернуться к ортогональной сетке.На концах необходимо компенсировать перекос.

 
Ортогональная сетка для большего перекоса. (наклон более 20 °)
[вверх] Мосты изогнутые
 

Типовой изогнутый композитный мост

Это относительно обычное дело для мостов на развязках с разнесенными уровнями и в других местах, где пространство ограничено, чтобы иметь значительную кривизну в плане.

В таких ситуациях можно использовать изогнутые ростверки, хотя при выборе компоновки и рассмотрении результатов анализа необходимо соблюдать осторожность, поскольку крутильные эффекты в плите нелегко отделить от эффектов коробления в стальных балках. Кроме того, после анализа ростверка необходимо будет учесть влияние горизонтальных «радиальных» сил в стальных фланцах.

 

Модель изогнутого ростверка для 4-пролетного моста

[вверх] Балки переменной глубины

Балки переменной глубины, такие как показанные ниже, можно легко разместить в модели ростверка путем изменения свойств сечения по длине продольных элементов.

 

Балки переменной глубины в двухпролетном мосту
(Изображение любезно предоставлено Аткинсом)

[вверху] Лестничные настилы
 
Лестничный мостик (этап строительства, со спусковой головкой)

Лестничные настилы, подобные показанному справа, можно смоделировать с помощью ростверков.

В модели ростверка для лестничной площадки:

  • Основные лонжероны представляют собой сплошное составное сечение
  • Промежуточные лонжероны представляют собой только плиту
  • Поперечные элементы обычно представляют собой составное сечение, включая поперечные балки.Иногда могут быть включены только промежуточные элементы плиты между композитными поперечными элементами.


Вероятно, потребуется 3D-модель для моделирования взаимодействия между поперечными балками и главными балками, в частности, для определения жесткости U-образной рамы и воздействия на поперечные балки из-за местного применения специальных транспортных средств.

 
 
Трехмерная модель лестничного настила для взаимодействия поперечных балок и главных балок
[вверх] Мосты интегральные

Для интегрального моста можно использовать двухмерный ростверк с поворотными пружинными опорами на встроенных опорах в сочетании с двухмерной плоской моделью рамы для температурных воздействий.В качестве альтернативы можно использовать 3D-модель с участком ростверка для настила и вертикальными участками для примыкания и фундамента.

[вверху] Расчет критического изгиба на упругость для грузовой платформы «мокрый бетон»

 

Голые стальные балки в ожидании загрузки мокрого бетона

BS EN 1993-2 [3] не дает формулы для определения гибкости при продольном изгибе при кручении парных стальных балок с торсионными связями, когда пара балок склонна изгибаться как пара, сочувствуя друг другу, а не между ограничениями. .Это обычный сценарий для мокрой загрузки бетона. Можно рассмотреть два варианта:

  • Расчет гибкости с помощью анализа критического продольного изгиба по КЭ
  • Используйте упрощенные правила гибкости ограничителей скручивания, взятые из BS 5400-3 [4] (они доступны в формате Еврокода в SCI P356).


Для анализа КЭ пользователю необходимо просмотреть режимы потери устойчивости, чтобы найти режим продольного изгиба при кручении — можно обнаружить, что формы продольного изгиба стенки или полки возникают раньше, чем поперечные формы продольного изгиба при кручении.

Анализ КЭ, вероятно, даст значительные преимущества по сравнению с упрощенным подходом, который обсуждается при проектировании балки.

Дополнительное руководство по определению сопротивления продольному изгибу балок из стальных листов в композитных мостах во время строительства (стальная ступень без покрытия) и в эксплуатации (когда плита настила действует как верхний фланец) доступно в ED008.

[вверх] Конечно-элементное моделирование

Поскольку вполне вероятно, что для проверки упругой критической потери устойчивости потребуется модель конечных элементов, можно рассмотреть возможность использования полной модели конечных элементов для всего анализа.Это также будет иметь то преимущество, что структурный отклик потенциально лучше моделируется. Однако есть ряд недостатков, в том числе:

 

Полная конечно-элементная модель

  • Более длительная установка
  • Больше шансов ошибки
  • Больше времени для получения результатов
  • Для уверенного использования требуется больше практики
  • Отладка сложнее
  • Пиковые опорные моменты могут быть недооценены


Если принято решение об использовании конечно-элементной модели, могут помочь следующие рекомендации:

  • Крупная сетка, вероятно, будет достаточной
  • Держите сетку как можно более квадратной
  • Требуется более тщательное планирование
  • Толстые элементы оболочки для балок и плит, балочные элементы в других местах (например,грамм. для распорки)
  • В качестве альтернативы можно использовать балочные элементы для составных пластин для стальных балок
  • Требуется дополнительная проверка
  • Необходимые анизотропные свойства в областях с трещинами

[вверх] Выводы

Ростверк — это обычно используемая модель для настилов мостов, и она относительно проста в использовании. Тем не менее, модель конечных элементов, скорее всего, по-прежнему потребуется для анализа упругого критического продольного изгиба стальных балок, поддерживающих влажную нагрузку бетона.Следовательно, модель конечных элементов может рассматриваться для всего анализа, что также может иметь возможное преимущество в виде лучшего моделирования реакции конструкции. Однако у этого подхода есть некоторые недостатки, поэтому многие проектировщики используют ростверк для основного анализа и используют модель конечных элементов только там, где это абсолютно необходимо.

[вверх] Список литературы

  1. ↑ BS EN 1992-1-1: 2004 + A1: 2014 Еврокод 2. Проектирование бетонных конструкций. Общие правила и правила для зданий, BSI
  2. 2.0 2,1 BS EN 1994-2: 2005, Еврокод 4. Проектирование композитных стальных и бетонных конструкций. Общие правила и правила для мостов, BSI
  3. ↑ BS EN 1993-2: 2006, Еврокод 3. Проектирование стальных конструкций. Стальные мосты, BSI
  4. ↑ BS 5400-3: 2000 Стальные, бетонные и композитные мосты. Свод правил проектирования стальных мостов. BSI

[вверх] Ресурсы

[вверху] См. Также

[вверх] Внешние ссылки

Моделирование и анализ балочных мостов

Большинство автомобильных мостов представляют собой балочные конструкции с однопролетными или непрерывными пролетами, а композитные мосты имеют форму многобалочных или лестничных настилов.Определение основных эффектов различных комбинаций нагрузок часто может быть достигнуто с помощью 2-мерной аналитической модели, но для более полного анализа необходима 3-мерная модель. В этой статье рассматриваются соответствующие методы анализа и моделирования типичных мостов из стали и композитных материалов в Великобритании.

 

Полная конечно-элементная модель

[вверху] Варианты моделирования типичного многолучевого моста

 
Типичный многобалочный мост из стального композитного материала
Овербридж Тринити на трассе A120
(Изображение любезно предоставлено Аткинсом)

Существует три варианта моделирования типичного многобалочного стального композитного моста:


Линейный луч — довольно грубый инструмент.Он не учитывает поперечное распределение, он не дает результатов для поперечного дизайна (например, плиты или распорки) и не учитывает эффекты перекоса. Его не рекомендуется использовать для детального проектирования, но это полезный инструмент для предварительного проектирования.

Использование ростверка подходит во многих ситуациях. Использование модели конечных элементов даст более подробные результаты, особенно для неоднородных балок.

Хотя анализ ростверка широко используется и по-прежнему считается наиболее подходящим для большинства мостовых настилов, признано, что программы анализа методом конечных элементов становятся все более доступными и более простыми в использовании.Кроме того, требования Еврокода для проверки бокового продольного изгиба при кручении могут сделать анализ продольного изгиба методом конечных элементов важным для проверки случая нагрузки мокрой бетонной конструкции.

 

Поперечный разрез Овербриджа Тринити

[вверх] Анализ ростков

[вверх] Анализ ростков: обзор

 

Изометрический вид ростверка, представляющего собой настил балки

Модель ростверка — это обычная форма расчетной модели для композитных настилов мостов.Его ключевые особенности:

  • Это 2D модель
  • Конструктивное поведение линейно-упругое
  • Элементы балки выложены сеткой в ​​одной плоскости, жестко соединены в узлах
  • Продольные элементы представляют собой составные секции (т. Е. Основные балки с соответствующей плитой)
  • Поперечные элементы представляют собой только плиту или составное сечение, в котором присутствуют поперечные стальные балки

[вверх] Анализ ростверка: расположение элементов

Предлагается следующее руководство по выбору планировки ростверка:

  • Сохраняйте размеры сетки примерно квадратными
  • Используйте четное количество шагов сетки
  • Шаг сетки не более пролета / 8
  • Кромки вдоль парапета для облегчения приложения нагрузки
  • Вставьте дополнительные стыки для мест стыковки (обычно предполагается, что это 25% пролета от опор)


Для двухпролетного моста, как показано выше, подходящая компоновка будет такой, как показано ниже.

 
Типовая схема ростверка для двухпролетного многобалочного стального композитного моста

[вверх] Анализ ростверка: поэтапное применение загрузки

Для моделирования реакции конструкции на диапазон постоянных и переменных воздействий потребуются как минимум три различных модели ростверка:

  • Модель «только сталь» : Собственный вес стальных балок и вес влажного бетона во время строительства применяются к модели ростверка только из стали.Продольные элементы представляют собой только стальные балки, в то время как поперечные элементы обычно не требуются (они могут быть установлены как «фиктивные» элементы, чтобы сохранить то же расположение модели, что и составные модели).
  • «Долговременная» композитная модель : Постоянные воздействия, применяемые к завершенной конструкции (в основном, наложенные постоянные нагрузки, такие как покрытие поверхности, и ограничение кривизны из-за усадки), применяются к долговременной композитной модели. Характеристики сечения продольных составных элементов и поперечных элементов, представляющих плиту, рассчитываются с использованием длительного модуля упругости бетона.Если плита находится в состоянии растяжения, могут потребоваться свойства сечения с трещинами.
  • «Краткосрочная» составная модель. : Переходные воздействия (в основном вертикальные нагрузки из-за дорожного движения) применяются к краткосрочной составной модели. Свойства сечения рассчитываются так же, как и для долгосрочной модели, но с использованием краткосрочного модуля упругости. Опять же, свойства сечения с трещинами могут потребоваться там, где плита находится в состоянии растяжения.


Обратите внимание, что BS EN 1992-1-1 [1] дает несколько иной долгосрочный модуль упругости бетона для усадочной нагрузки, поэтому теоретически должна быть четвертая модель для анализа эффектов усадки.Однако модуль существенно не отличается от «обычного» долгосрочного значения, и разумно применить удерживающие моменты усадки к долгосрочной модели для определения вторичных моментов в балках. Однако соответствующие свойства сечения для усадки следует использовать для расчета напряжений, вызванных этими эффектами.

[вверх] Анализ ростков: свойства сечения

 

Свойства трансформируемого сечения элемента составной балки ростверка

Обычно все свойства сечения в «стальных элементах» рассчитываются с использованием преобразованной площади бетонной полки (разделить на коэффициент модульности n = E s / E c ).Следующие свойства сечения необходимы для каждого отдельного сечения:

  • Только сталь: только свойства стальной балки
  • Долговечный композит: бетонная поверхность, преобразованная в долгосрочную модульную конструкцию
  • Кратковременный композит: бетонная поверхность, преобразованная для кратковременного модульного соотношения
  • Свойства с трещинами (в областях коробления): площадь армирования принимается как эффективная только в сечении плиты.


Для свойств сечения без трещин армирование в плите может игнорироваться.

Типичный преобразованный разрез показан справа.

[вверх] Степень трещинности

Если соотношение длин соседних пролетов составляет не менее 0,6, поправка на растрескивание плиты в зонах забивания может быть сделана путем использования свойств сечения с трещинами для 15% пролета с каждой стороны промежуточных опор, как показано ниже. Это предусмотрено BS EN 1994-2 [2] , пункт 5.4.2.3.

 

Степень трещиностойкости элементов балки

[вверху] Задержка сдвига в бетонных полках

Эффективная ширина бетонных полок основана на ширине плиты, равной L e /8 за пределами внешней стойки, по обе стороны от балки, где L e — это расстояние между точками обратного прогиба.Это определение дано в BS EN 1994-2 [2] , пункт 5.4.1.2, где приведены приблизительные значения L и . Обратите внимание, что запаздывание сдвига необходимо учитывать как при ULS, так и при SLS (одинаковая эффективная ширина используется для обоих предельных состояний).

[вверх] Анализ ростверка: приложение нагрузок

Остаточные воздействия (собственный вес) распределяются между продольными элементами с помощью простой статики. Графическое изображение типичных постоянных нагрузок, приложенных к модели ростверка, показано ниже (слева).

Загрузка трафика обычно определяется программами «автозагрузки», которые являются частью большинства аналитических программ. Эти программы используют поверхности влияния для определения степени равномерно распределенных нагрузок и положения тандемных систем и специальных транспортных средств. Типичная поверхность влияния для места изгиба в середине пролета показана ниже (справа).

Пользователь решает, какие положения на модели наиболее важны для проектирования (например, промежуточные участки, стыки и положения опор), и требует, чтобы для этих положений были созданы поверхности влияния; затем автопогрузчик определяет позиции, в которых применяется для наиболее обременительного эффекта.

  • Графическое изображение постоянных нагрузок, приложенных к модели

  • Типовая поверхность воздействия изгибающего момента в середине пролета двухпролетного четырехбалочного моста

[вверх] Анализ ростков: выход

Основная цель любого глобального анализа мостов — получение результатов, которые затем можно использовать при анализе и проектировании сечений. Обычно на выходе будут изгибающие моменты, поперечные силы и крутящие моменты (если они значительны) в главных балках.Прогибы также потребуются для расчетов из преамбула. Результат, вероятно, будет либо графическим, либо табличным, оба полезны. Графический вывод позволяет быстро установить на глаз пиковые моменты и сдвиги, а также позволяет проектировщику визуально проверить, ведет ли модель себя так, как ожидалось. Табличный вывод может быть полезен для постобработки в виде электронной таблицы и одновременного чтения сопутствующих эффектов нагрузки. Однако проектировщику следует принимать решения о том, где находятся критические места на конструкции, чтобы избежать чрезмерного количества выходных данных и постобработки.

  • Типовое графическое представление вывода изгибающего момента

  • Типичный результат анализа влияния нагрузки на ростверк

[вверх] Анализ ростков: прочие соображения

 

Графическое изображение изгибающих моментов в элементах плиты в ростверке модели

Также необходимо учитывать следующее:

  • Глобальные эффекты для расчета поперечных перекрытий : возьмите эффекты нагрузки на поперечные элементы из модели ростверка и добавьте к эффектам из локального анализа (например.грамм. Диаграммы Пучера. См. SCI 356). Любые нагрузки, приложенные к ростверку, следует прикладывать к швам только для этой цели, чтобы избежать неточного двойного учета местных эффектов.
  • Распорка : Связь обычно моделируется с помощью гибкого на сдвиг элемента (консервативно для использования элемента, который не допускает гибкости при сдвиге) с эквивалентными свойствами, рассчитанными на основе модели плоского каркаса. Модель плоской рамы также может использоваться для расчета распорок с использованием отклонений от модели ростверка, приложенных к модели плоской рамы, и при необходимости удерживающих сил.
  • Опоры : Все опоры обеспечивают только вертикальное ограничение в 2D ростверке. Влияние невертикальных нагрузок необходимо оценивать вручную или с помощью альтернативной модели.
  • Ручные проверки : Ручные проверки должны проводиться для проверки модели, например, проверка изгибающих моментов при равномерной нагрузке и проверка опорных реакций
  • Комбинированное программное обеспечение для глобального анализа и проектирования сечений : Некоторое программное обеспечение предлагает комбинированный глобальный анализ и возможность проектирования сечений.Проектировщики должны убедиться, что они понимают теорию, лежащую в основе проектирования секций балки, и проводить проверки на выходе.
 

Модель плоской рамы для оценки жесткости (для элемента модели ростверка) и для определения эффектов от смещений из выходного

[вверх] Анализ ростков: варианты

[вверх] Мосты косые

Многие мосты имеют перекос в плане, и модель ростверка позволяет приспособить это расположение одним из нескольких способов.Рассмотрим типичный план косого моста, показанный ниже.

 

Для малых углов перекоса сетку можно выровнять с перекосом, как показано ниже.

 
перекос сетки (перекос не более 20 °)

Для больших углов перекоса поведение элементов перекоса становится неточным, и лучше вернуться к ортогональной сетке.На концах необходимо компенсировать перекос.

 
Ортогональная сетка для большего перекоса. (наклон более 20 °)
[вверх] Мосты изогнутые
 

Типовой изогнутый композитный мост

Это относительно обычное дело для мостов на развязках с разнесенными уровнями и в других местах, где пространство ограничено, чтобы иметь значительную кривизну в плане.

В таких ситуациях можно использовать изогнутые ростверки, хотя при выборе компоновки и рассмотрении результатов анализа необходимо соблюдать осторожность, поскольку крутильные эффекты в плите нелегко отделить от эффектов коробления в стальных балках. Кроме того, после анализа ростверка необходимо будет учесть влияние горизонтальных «радиальных» сил в стальных фланцах.

 

Модель изогнутого ростверка для 4-пролетного моста

[вверх] Балки переменной глубины

Балки переменной глубины, такие как показанные ниже, можно легко разместить в модели ростверка путем изменения свойств сечения по длине продольных элементов.

 

Балки переменной глубины в двухпролетном мосту
(Изображение любезно предоставлено Аткинсом)

[вверху] Лестничные настилы
 
Лестничный мостик (этап строительства, со спусковой головкой)

Лестничные настилы, подобные показанному справа, можно смоделировать с помощью ростверков.

В модели ростверка для лестничной площадки:

  • Основные лонжероны представляют собой сплошное составное сечение
  • Промежуточные лонжероны представляют собой только плиту
  • Поперечные элементы обычно представляют собой составное сечение, включая поперечные балки.Иногда могут быть включены только промежуточные элементы плиты между композитными поперечными элементами.


Вероятно, потребуется 3D-модель для моделирования взаимодействия между поперечными балками и главными балками, в частности, для определения жесткости U-образной рамы и воздействия на поперечные балки из-за местного применения специальных транспортных средств.

 
 
Трехмерная модель лестничного настила для взаимодействия поперечных балок и главных балок
[вверх] Мосты интегральные

Для интегрального моста можно использовать двухмерный ростверк с поворотными пружинными опорами на встроенных опорах в сочетании с двухмерной плоской моделью рамы для температурных воздействий.В качестве альтернативы можно использовать 3D-модель с участком ростверка для настила и вертикальными участками для примыкания и фундамента.

[вверху] Расчет критического изгиба на упругость для грузовой платформы «мокрый бетон»

 

Голые стальные балки в ожидании загрузки мокрого бетона

BS EN 1993-2 [3] не дает формулы для определения гибкости при продольном изгибе при кручении парных стальных балок с торсионными связями, когда пара балок склонна изгибаться как пара, сочувствуя друг другу, а не между ограничениями. .Это обычный сценарий для мокрой загрузки бетона. Можно рассмотреть два варианта:

  • Расчет гибкости с помощью анализа критического продольного изгиба по КЭ
  • Используйте упрощенные правила гибкости ограничителей скручивания, взятые из BS 5400-3 [4] (они доступны в формате Еврокода в SCI P356).


Для анализа КЭ пользователю необходимо просмотреть режимы потери устойчивости, чтобы найти режим продольного изгиба при кручении — можно обнаружить, что формы продольного изгиба стенки или полки возникают раньше, чем поперечные формы продольного изгиба при кручении.

Анализ КЭ, вероятно, даст значительные преимущества по сравнению с упрощенным подходом, который обсуждается при проектировании балки.

Дополнительное руководство по определению сопротивления продольному изгибу балок из стальных листов в композитных мостах во время строительства (стальная ступень без покрытия) и в эксплуатации (когда плита настила действует как верхний фланец) доступно в ED008.

[вверх] Конечно-элементное моделирование

Поскольку вполне вероятно, что для проверки упругой критической потери устойчивости потребуется модель конечных элементов, можно рассмотреть возможность использования полной модели конечных элементов для всего анализа.Это также будет иметь то преимущество, что структурный отклик потенциально лучше моделируется. Однако есть ряд недостатков, в том числе:

 

Полная конечно-элементная модель

  • Более длительная установка
  • Больше шансов ошибки
  • Больше времени для получения результатов
  • Для уверенного использования требуется больше практики
  • Отладка сложнее
  • Пиковые опорные моменты могут быть недооценены


Если принято решение об использовании конечно-элементной модели, могут помочь следующие рекомендации:

  • Крупная сетка, вероятно, будет достаточной
  • Держите сетку как можно более квадратной
  • Требуется более тщательное планирование
  • Толстые элементы оболочки для балок и плит, балочные элементы в других местах (например,грамм. для распорки)
  • В качестве альтернативы можно использовать балочные элементы для составных пластин для стальных балок
  • Требуется дополнительная проверка
  • Необходимые анизотропные свойства в областях с трещинами

[вверх] Выводы

Ростверк — это обычно используемая модель для настилов мостов, и она относительно проста в использовании. Тем не менее, модель конечных элементов, скорее всего, по-прежнему потребуется для анализа упругого критического продольного изгиба стальных балок, поддерживающих влажную нагрузку бетона.Следовательно, модель конечных элементов может рассматриваться для всего анализа, что также может иметь возможное преимущество в виде лучшего моделирования реакции конструкции. Однако у этого подхода есть некоторые недостатки, поэтому многие проектировщики используют ростверк для основного анализа и используют модель конечных элементов только там, где это абсолютно необходимо.

[вверх] Список литературы

  1. ↑ BS EN 1992-1-1: 2004 + A1: 2014 Еврокод 2. Проектирование бетонных конструкций. Общие правила и правила для зданий, BSI
  2. 2.0 2,1 BS EN 1994-2: 2005, Еврокод 4. Проектирование композитных стальных и бетонных конструкций. Общие правила и правила для мостов, BSI
  3. ↑ BS EN 1993-2: 2006, Еврокод 3. Проектирование стальных конструкций. Стальные мосты, BSI
  4. ↑ BS 5400-3: 2000 Стальные, бетонные и композитные мосты. Свод правил проектирования стальных мостов. BSI

[вверх] Ресурсы

[вверху] См. Также

[вверх] Внешние ссылки

Моделирование балочного ростверка | Dlubal Software

Расчет конструкции балочного ростверка обычно не представляет большого труда при использовании компьютерных расчетов.Существуют различные варианты отображения и анализа конструкции. К ним относятся, например, традиционный способ выполнения структурного анализа компонентов или моделирования всей конструкции.

Каждый вариант имеет определенные преимущества, которые должен взвесить инженер-строитель.

Расчет как трехмерная структура

Трехмерное моделирование обеспечивает гибкость. Действующая нагрузка может быть определена непосредственно для опорных элементов, а распределение нагрузки происходит автоматически.Здесь можно автоматически определить собственный вес балок в зависимости от их размеров.

Все это вместе дает то преимущество, что нагрузка, а также структура отображаются графически и могут быть проверены. Инженер-строитель имеет более подробный обзор сил в конструкции, применяя точную нагрузку к конструкции и выполняя точное моделирование. Возможно улучшение проектного соотношения и, таким образом, снижение затрат как во всей конструкции, так и на второстепенных компонентах.

Еще одним большим преимуществом этого метода расчета является обработка изменений в архитектуре. Их можно очень легко перенести в конструкцию, что сэкономит много времени.

Рисунок 01 — Конструкция с нагрузкой

Различные типы моделирования

Программы часто предлагают различные варианты отображения структуры. Например, можно отобразить конструкцию в одной плоскости, по системным осям.Это предотвращает добавление дополнительных внутренних сил к конструкции из-за эксцентриситета. Чтобы отдельные компоненты не отображались жестко, необходимо расположить петли в точках пересечения элементов.

В данном примере моментные шарниры (φ y , φ z ) расположены на соединениях вторичной балки с главной балкой, чтобы предотвратить передачу внутренних сил для этих сил. В середине, где должен возникать эффект непрерывности второстепенных балок, были расположены шарниры с особыми степенями свободы, так что внутренняя сила M y могла передаваться, но не было скручивания в главной балке.Эти специальные петли называются ножничными петлями в RFEM / RSTAB.

Рисунок 02 — Отображение результатов

Отображение результатов показывает, что только внутренние силы в направлении M y возникают в конструкции с существующим моделированием. Кроме того, эта конструкция может быть спроектирована только в соответствии с EC 3.

Может случиться так, что структура должна отображаться с эксцентриситетом. С программой выполнить эту задачу очень просто.В RFEM / RSTAB можно настроить смещение автоматически с помощью размера сечения. Этот автоматизм дает то преимущество, что размер смещения изменяется при изменении поперечного сечения.

Рисунок 03 — Конструкция со смещением

При выборе этого моделирования обратите внимание на расположение петель, а также на степени свободы условий опоры, чтобы не создавать непреднамеренно дополнительные силы в конструкции.

Рисунок 04 — Сила сжатия в конструкции из-за неправильных петель

Сводка

Трехмерное отображение конструкции упрощает работу инженера-строителя. Они включают, помимо прочего, автоматическое распределение нагрузки или более простое отображение последующих изменений в конструкции. Однако следует уделить особое внимание моделированию, чтобы избежать непреднамеренных эффектов.

2D Анализ ростверка гнутых стальных коробчатых балок

Краткое описание проекта

Консультант по проектированию: Дэвид Эванс и партнеры
Название проекта: Сложные мосты с номинальной нагрузкой
Местоположение проекта: Портленд, штат Орегон
Выполненный анализ: Многомостовые 2D-модели ростверка с множеством уникальных полос динамической нагрузки

определений
Этот проект включал номинальную нагрузку всех мостов из стальных коробчатых балок в Орегоне.Работа была выполнена компанией David Evans and Associates Inc. (DEA) для Министерства транспорта штата Орегон (ODOT). DEA было нанято для разработки рейтинговых процедур, создания инструментов и

оценили эти мосты. В этой презентации основное внимание будет уделено моделированию Midas стальных коробчатых балок подходных мостов Восточного Фремонта. 2D-модели ростверков использовались для более сложных подходных мостов, которые имели несколько ярусов, криволинейные, наклонные и разделенные коробчатые балки. Midas использовался для получения требований как по динамической, так и по статической нагрузке.Модели создавались почти исключительно с использованием командных оболочек MCT. Книги Excel были созданы для создания файлов командной оболочки MCT для быстрого и точного создания модели сложной геометрии моста.

Технические проблемы и решение № 1
Проблемы сложной геометрии мостов (расщепление, отбортовка, кривая и т. Д.) Решаются за счет использования типа моделирования двухмерного ростверка и метода автоматического моделирования с использованием текстовых файлов Excel, CAD и MIDAS все вместе.

Технические проблемы и решения # 2
Сложная геометрия привела к тому, что правило коэффициента распределения AASHTO было неприменимо, а время анализа и обработки было очень долгим. Эти проблемы решаются путем размещения полос на основе правил рычага и оптимизации времени выполнения анализа путем вычисления необходимых результатов для каждой цели проверки (сравнение, окончательная версия, отчет и т. Д.).

Презентационные слайды


Спикер: Tim Link

Категория: Мост

Программное обеспечение: midas Civil

Дата: 16.08.2017


Эсдеп Лекция 8.5.2 [Другое]

Esdep Lecture 8.5.2 [Другое]

Предыдущая | Далее | Содержание

ESDEP WG 8

ПЛИТЫ И ОБОЛОЧКИ

ЦЕЛЬ / ОБЛАСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ

Представить методы глобального анализа, методы определения деформации поперечного сечения и сдвига мостов с коробчатыми балками.

ПРЕДПОСЫЛКИ

Нет.

ЛЕКЦИИ ПО ТЕМЕ

Лекция 8.5.1: Введение в конструкцию коробчатых балок

РЕЗЮМЕ

Общий анализ может быть выполнен с помощью ростверка, ортотропной пластины, гнутой пластины и методов конечных элементов.

Искажение коробки может контролироваться диафрагмами или поперечными рамками. Доступны простые или усовершенствованные методы для расчета сил в диафрагмах или поперечных рамах.

Для очень широких фланцев необходимо учитывать влияние сдвига.

Хотя стальные или железобетонные композитные коробчатые балки обычно дороже на тонну, чем пластинчатые балки, поскольку они требуют больше времени на изготовление, они могут привести к более экономичному решению в целом.

Для мостов коробчатые балки имеют ряд преимуществ по сравнению с пластинчатыми балками, что делает их использование привлекательным:

  • очень высокая жесткость на кручение. (В закрытых коробчатых секциях крутящему моменту в основном противостоят сдвиговые напряжения Сен-Венана, а жесткость на кручение обычно намного больше, чем у открытых секций.)
  • Закрытые стальные коробки
  • обеспечивают жесткость на скручивание при монтаже. (Таким образом, они устраняют необходимость в дорогостоящих временных креплениях, которые требуются для плоских балок и которые также мешают конструкции бетонной плиты.Для сильно изогнутых пролетов жесткость на кручение почти всегда важна при их строительстве.)
  • Можно использовать фланцы шириной
  • мм. (Это позволяет использовать большой пролет и глубину без использования ресурсов для очень толстого материала.)
  • Коробчатые балки
  • имеют аккуратный внешний вид. (Внутри коробки жесткость может оставаться незаметной.)
  • возможность выбрать хорошую аэродинамическую форму. (Это особенно важно для больших подвесных или вантовых мостов.)
  • В коробчатых балках
  • используется меньше подшипников.(Обычно ограничение скручивания необходимо обеспечивать только в одном месте вдоль сплошной коробки; одиночные подшипники могут использоваться на всех других опорах. Кроме того, при сильно изогнутой коробчатой ​​балке часто бывает достаточно одинарных подшипников на всех опорах.)

Коробчатые балки иногда используются в строительных конструкциях, но нечасто. Эта лекция в основном касается коробчатых балок, используемых в мостах, как цельнометаллических, так и композитных конструкций с железобетонной плитой перекрытия; большинство общих замечаний применимо к коробчатым балкам, используемым в зданиях

Общий анализ определяет эффекты нагрузки, изгибающие моменты, поперечные силы, крутящие моменты и т. Д., которые возникают во всех частях конструкции в результате приложенной нагрузки. На основании этого анализа определяются напряжения для сравнения с расчетными значениями прочности.

Методы анализа композитных мостовых настилов можно разделить на три группы.

  • те, которые рассматривают мост как серию соединенных между собой балок
  • те, которые обрабатывают отдельно различные части коробчатого сечения (фланцы, стенки, диафрагмы)
  • те, которые рассматривают настил моста как континуум

Те, что относятся к первой группе, проще всего анализировать, поскольку теория балок может использоваться для определения поведения отдельных элементов.Для одиночной прямой балки можно использовать анализ линейных балок при условии, что он учитывает крутильные эффекты, а также эффекты изгиба, но в целом требуется модель ростверка. Такой анализ дает хорошие результаты для распределения моментов и сил в многобалочных конструкциях, а также когда изогнутая одиночная балка моделируется как серия прямых элементов. Однако простая теория пучка не учитывает искажение поперечного сечения или эффекты сдвигового запаздывания, и они должны определяться отдельно.

Анализ второй группы проводится с использованием методов конечных элементов и неизбежно включает использование мощной компьютерной программы. При условии, что подходящие элементы доступны в компьютерной программе, анализ может дать результаты, которые включают большинство структурных эффектов, включая деформацию и задержку сдвига, но выбор типа и размера элемента требует большого опыта, а интерпретация результатов также требует осторожности. рассмотрение.

Третья группа применяет более точные методы теоретического моделирования.Примерами являются обработка всей деки как ортотропной пластины и анализ моделей сложенных пластин. Однако такие методы могут быть применены должным образом только при наличии единообразия по всей конструкции и при распределенной нагрузке. Они также могут отдельно представлять только некоторые аспекты поведения: поэтому нагрузку необходимо разделить на такие компоненты, как равномерный изгиб, равномерное скручивание, деформация кручения и деформация.

3.1 Общие

При анализе ростверка конструкция идеализируется как ряд продольных и поперечных балочных элементов в одной горизонтальной плоскости, жестко связанных между собой в узлах.Поперечные балки могут быть ортогональными или наклонными по отношению к продольным балкам, так что можно анализировать наклонные, изогнутые, сужающиеся или нерегулярные настилы.

В простом анализе ростверка каждой балке приписывается жесткость на изгиб в вертикальной плоскости и жесткость на кручение. Вертикальные нагрузки прикладываются только к узлам. Компьютерное программное обеспечение используется для проведения анализа жесткости матрицы для определения смещений (вращения вокруг двух горизонтальных осей и вертикального смещения) в каждом узле и сил (изгибающие моменты, крутящие моменты и вертикальные поперечные силы) в балках, соединенных с каждым узлом. узел.

Анализ ростверка не определяет эффекты деформации и деформации, а также эффекты сдвига. Локальные эффекты при точечных нагрузках (нагрузки на колеса) можно изучить только с ростверком, используя мелкую сетку балок локально по отношению к нагрузке; локальные эффекты обычно определяются отдельно и добавляются к глобальным результатам по мере необходимости.

3.2 Моделирование ростверка для мостов с коробчатой ​​балкой

Глобальное структурное действие моста с коробчатыми балками можно рассматривать как по существу отдельные действия железобетонной плиты (или стального настила с ортотропной жесткостью), который изгибается в поперечном направлении, и ряда продольных балок, которые отклоняются по вертикали и скручиваются.Плита (или стальной настил) изгибается в результате поддержки по нескольким линиям, которые отклоняются в разной степени и в зависимости от пролета. Поэтому глобальный анализ должен точно моделировать способ отклонения этих опорных линий, чтобы правильно установить взаимодействие между продольным и поперечным изгибом.

Плита эффективно поддерживается вдоль каждой линии полотна. Вертикальный прогиб каждой линии стенки зависит от комбинации вертикальных и крутильных прогибов коробчатой ​​балки, частью которой она является.Лучший способ смоделировать эти эффекты — создать жесткий на кручение балочный элемент вдоль центральной линии каждой коробки (то есть в центре сдвига) и соединить его с плитой в точках перемычки. Для этого нужны короткие «пустышки» поперечные балки; они физически не представляют какую-либо конкретную часть конструкции, и силы в них не нуждаются в анализе, но им необходимо придать достаточную жесткость, чтобы их изгиб был незначительно мал. Эта форма модели моста с двумя коробками и консолями проиллюстрирована на рисунке 1 (обратите внимание, что для наглядности фиктивные балки и продольные балки показаны немного ниже плиты, тогда как на самом деле они будут рассматриваться в анализе как копланарные. ).

3.3 Продольные элементы ростверка

Главным продольным балкам присваиваются свойства изгиба всего сечения каждой балки (включая плиту или настил). В многобалочных конструкциях обычно считается, что плита разделена посередине между коробками, а полная ширина консоли должна быть включена во внешнюю коробку. Строго говоря, это неточно, поскольку это привело бы к разрыву уровня нейтральной оси, но неточность незначительна.

Продольные элементы, представляющие плиту (показаны пунктиром на рисунке 1), не являются строго необходимыми, поскольку они намного более гибкие, чем основные балки, хотя они могут быть полезны при приложении распределенных нагрузок. Они показаны здесь, чтобы проиллюстрировать разделение плиты.

Продольные краевые элементы могут быть добавлены для представления краевой балки. Они не оказывают большого влияния на общую производительность, но часто помогают при приложении нагрузки на консоли.

3.4 Поперечные элементы ростверка

Если нет поперечных балок, поперечные элементы просто представляют собой ширину плиты, равную расстоянию между узлами. Если внутри коробки находятся поперечные балки, включая поперечные балки и диафрагмы, элементы должны отражать жесткость действующего поперечного элемента.

Элементы перекрытия опираются только на фиктивные элементы, они не соединяются напрямую с продольными балками. Между элементами плиты и фиктивными балками отсутствует моментная непрерывность.

3.5 Жесткость на кручение

Для открытого коробчатого сечения жесткость на кручение K определяется общим выражением:

Где A — площадь коробки, а t — толщина элемента ds.

Если секция составная, бетонная плита должна быть преобразована в сталь эквивалентной толщины путем деления на модульное соотношение.

Для полосы сплошной плиты жесткость на кручение определяется по формуле:

Где t — толщина, а b — ширина полосы.

Однако в модели ростверка только половину этой жесткости следует отнести к поперечным элементам, поскольку поток сдвиговых напряжений Сен-Венана не проходит по периметру поперечного сечения полосы. Аналогично, для настила из ортотропной стали следует использовать только значение H для жесткости на кручение, а не 2H.

3.6 Косые мосты

Можно сконструировать несколько коробок с перекосом при условии, что опорные диафрагмы могут оставаться по существу перпендикулярно осевым линиям короба и что либо между коробками нет поперечных балок, либо поперечные балки перпендикулярны коробкам.Точно так же анализ ростверка с перекосом поперечин трудно интерпретировать и дает неопределенные результаты для всех, кроме небольших перекосов.

3.7 Интерпретация результатов анализа ростковки

Компьютерное программное обеспечение обычно дает значения вертикального сдвига, изгибающих моментов и крутящего момента для каждого элемента ростверка на каждом стыке ростверка. Поскольку непрерывная структура была идеализирована в виде дискретных элементов, этот разрыв нереален. Немного «лучшее» значение моментов в основных лонжеронах может быть получено путем сглаживания, как показано на рисунке 2, хотя разница обычно очень мала.

При анализе ортотропных плит конструкция настила «сглаживается» по всей длине и ширине и рассматривается как непрерывная среда.

Упругие свойства ортотропной пластины определяются двумя значениями жесткости на изгиб D x и D y и жесткостью на кручение H. Основное уравнение, связывающее прогиб w с нагрузкой P, действующей перпендикулярно плоскости пластины, имеет следующий вид:

= р (х, у)

Схемы проектирования настилов, которые можно идеализировать как ортотропные плиты, были получены на основе серийных решений.Они создают прогибы, а также продольные и поперечные моменты из-за точечной нагрузки и, таким образом, обеспечивают быстрый метод анализа распределения. Их применимость ограничена палубами с простой опорой с перекосом не более 20, эластичные свойства которых могут быть представлены исключительно длиной, шириной и тремя величинами: D x , D y и H.

В композитных конструкциях они могут использоваться для балочно-плитных перекрытий с не менее чем пятью равномерно расположенными продольными элементами однородных диафрагм над опорами.

В гражданском строительстве все шире применяется метод конечных элементов. Это наиболее универсальный из методов анализа упругости матричной жесткости, который, в принципе, может подойти к решению практически любой задачи глобального анализа настила моста.

Для коробчатых балок метод конечных элементов позволяет изучить запаздывание сдвига и вычислить эффективную ширину полки. Он также может анализировать локальные эффекты в плитах. Для этого каждая перемычка, фланцы и диафрагмы разделены на подходящую сетку элементов; детализация эффектов, которые могут быть обнаружены (например, изменение напряжения на фланце из-за задержки сдвига), зависит от тонкости сетки и возможностей типов элементов, предоставляемых программой.

Недостатком анализа методом конечных элементов является его стоимость, особенно из-за большого количества времени, необходимого специалистам для идеализации конструкции. Ноу-хау эксперта необходимо для выбора подходящего рисунка элементов, выбора правильного типа элемента и определения правильных предельных условий для граничных узлов вдоль опор. Интерпретация результатов также требует опыта. Выбор неподходящих элементов может вводить в заблуждение в областях с крутым градиентом напряжения, поскольку в этом случае условия статического равновесия не обязательно выполняются.Выбор уровня плотности дискретизации или поведения материала может иметь серьезные последствия для точности результатов.

Тем не менее, для сложных ситуаций или для сложных частей крупной конструкции нет лучшей замены для анализа методом конечных элементов.

Метод складывания пластин обычно ограничивается сборками прямоугольных пластин. Это не применимо к перекосу дек из-за связи между гармониками. Ортотропные пластины могут занимать несколько пролетов, но должны иметь простые опоры на крайних концах с жесткими диафрагмами на концевых опорах.Когда диафрагмы из гнутых пластин используются для представления поперечных рам, преимущества заключаются в том, что они могут дать полное и точное решение за меньшее компьютерное время, чем это требуется для метода конечных элементов, и могут выдерживать самые разные типы нагрузок и оба смещение и силовые граничные условия.

Чтобы применить этот метод к мосту с двойной ячеистой коробчатой ​​балкой с одной одинарной внутренней стенкой, необходимо разделить деформацию на симметричную и асимметричную. Для коробок с большим количеством внутренних перемычек можно разделить деформации поперечного сечения на собственные функции деформации.

Чистое скручивание тонкостенного профиля также приведет к искривлению поперечного сечения, если в этом сечении нет достаточной симметрии. Чтобы проиллюстрировать, как может происходить коробление, рассмотрим, что произойдет с четырьмя панелями прямоугольного коробчатого сечения, подверженными скручиванию.

Предположим, что ширина и глубина коробки равны B и D соответственно, а толщина фланца и стенки составляет t f и t w .При крутящем моменте T сдвиговой поток определяется как q = T /2 BD .

Сначала рассмотрим фланцы. Напряжение сдвига во фланцах равно t f = q / t f = T /2 BDt f . Если смотреть на коробку сверху, каждый фланец разрезан в виде параллелограмма с углом сдвига f = t f / G ; если бы концевые секции оставались плоскими, относительное горизонтальное смещение между верхним и нижним углами было бы f L на каждом конце (см. Рисунок 3a), и, таким образом, между двумя концами 2f L / D возник бы перекос. = ф L / DG = TL / BD 2 Gt f .

По аналогичному аргументу, если смотреть на коробку сбоку и учитывать сдвиговые смещения перемычек, если бы концевые секции оставались плоскими, скручивание секции было бы TL / B 2 DGt w . Поскольку скручивание должно быть одинаковым, независимо от того, рассматриваем ли мы фланцы или стенки, ясно, что концевые секции могут оставаться плоскими только в том случае, если TL / BD 2 Gt f = TL / B 2 DGt w , I.е. Dt f = Bt w . Если это условие не выполняется, то концевые секции не могут оставаться плоскими; вместо этого произойдет небольшое вращение в противоположных направлениях в их плоскостях двух фланцев и двух перемычек и, как следствие, деформация секции. Типичное искривление для этого примера показано на рисунке 3b.

Конечно, для простого однородного коробчатого сечения, подверженного чистому кручению, это коробление не сдерживается и не вызывает каких-либо вторичных напряжений.Но если, например, коробка поддерживается и ограничивается скручиванием на обоих концах, а затем подвергается приложенному крутящему моменту в середине, коробление полностью сдерживается в середине в силу симметрии, и возникают напряжения деформации скручивания . Подобное ограничение происходит в сплошных коробчатых секциях, которые скручены на промежуточных опорах.

Это ограничение коробления вызывает продольные напряжения деформации и связанные с ними напряжения сдвига так же, как эффекты изгиба в каждой стенке коробки.Напряжения сдвига эффективно немного изменяют однородность напряжения сдвига, рассчитанного по чистой теории кручения, обычно уменьшая напряжение около углов и увеличивая его в средней части панели. Поскольку максимальные комбинированные эффекты обычно возникают на углах, консервативно игнорировать напряжения деформации сдвига и использовать простое равномерное распределение. С другой стороны, наибольшие продольные эффекты проявляются в углах. Их необходимо учитывать при рассмотрении возникновения напряжений текучести при эксплуатации и диапазона напряжений при усталостном нагружении.Но поскольку продольные напряжения фактически не участвуют в переносе кручения, возникновение текучести в углах и последующее снятие некоторых или всех этих напряжений деформации не приведет к уменьшению сопротивления скручиванию. Проще говоря, небольшое перераспределение пластичности может быть принято в предельном состоянии (ULS), и поэтому нет необходимости включать напряжения деформации кручения в проверки ULS.

Когда кручение прикладывается непосредственно по периметру коробчатой ​​секции силами, точно равными сдвиговому потоку на каждой из сторон коробки, поперечное сечение не имеет тенденции к изменению своей формы.

Если кручение не применяется таким образом, фактически существует набор сил, которые пытаются увеличить длину одной диагонали поперек сечения и уменьшить длину другой (см. Рисунок 4). Могут быть предусмотрены диафрагмы или рамы для сдерживания искажения там, где возникают большие деформирующие силы, например, в местах опоры и через определенные промежутки вдоль коробки, но в целом эффекты искажения должны передаваться другими средствами.

Чтобы проиллюстрировать, как происходит искажение и переносится между эффективными ограничителями, рассмотрим коробку с простой опорой и диафрагмами только на опорах, которая подвергается точечной нагрузке на одну стенку в середине пролета.Под действием сил деформации каждая сторона коробки изгибается в своей собственной плоскости и, при наличии непрерывности момента вокруг углов, также выходит из ее плоскости. Изогнутая форма показана на рисунке 5.

Изгиб каждой стороны в плоскости вызывает продольные напряжения и деформации, которые, поскольку они находятся в противоположном направлении на противоположных сторонах коробки, вызывают искривление поперечного сечения (в показанном примере торцевые диафрагмы деформируются. их плоскостей, в то время как центральная плоскость, как видно, удерживается от деформации за счет симметрии).Таким образом, продольные напряжения известны как напряжения деформации деформации . Связанные напряжения сдвига известны просто как напряжения сдвига при деформации , .

Изгиб стенок коробки в результате деформационных сил создает в коробчатом сечении поперечные деформационные напряжения изгиба.

Введение жестких промежуточных поперечных рам ограничит эффекты искажения длиной между рамками (а не между опорами).но для этого они должны быть достаточно жесткими.

В общем случае искажение зависит от взаимодействия двух типов поведения, деформации и поперечного искажения. Было продемонстрировано, что поведение аналогично поведению балки на упругом основании (BEF), при этом жесткость балки представляет сопротивление короблению, а упругое основание — сопротивление поперечному искажению изгиба. Подробное описание аналогии дано в статье Райта [1].

Схематическое изображение деформационного поведения коробки с одной промежуточной диафрагмой приведено на рисунке 6.

При приложении осевой нагрузки к широкому фланцу за счет сдвига от стенок фланец деформируется в своей плоскости; плоские сечения не остаются плоскими. Результирующее распределение напряжений во фланце неоднородно. В очень широких фланцах необходимо учитывать эффекты запаздывания при сдвиге для проверки напряжений, особенно для коротких пролетов, поскольку это приводит к тому, что продольное напряжение на пересечении фланца / стенки превышает допустимое значение. среднее напряжение во фланце.

Запаздывание при сдвиге можно учесть в элементарной теории изгиба, используя эффективную ширину фланца (меньше реальной ширины), чтобы напряжение в эффективной ширине равнялось пиковому напряжению в фактической полке (см. Рисунок 7). Эта эффективная ширина фланца зависит от отношения ширины к пролету.

Для балки с простой опорой, например, эффективная ширина участка между перемычками составляет F e .b, где F e , коэффициент полезной ширины, приведен в таблице 1.

б / л

Средний пролет

Четверть пролетный

Поддержка

а

= 0

а

= 1

а

= 0

а

= 1

а

= 0

а

= 1

0,00

0,05

0,10

0,20

0,30

0,40

0,50

0,75

1,00

1,00

0,98

0,95

0,81

0,66

0,50

0,38

0,22

0,16

1,00

0,97

0,89

0,67

0,47

0,35

0,28

0,17

0,12

1,00

0,98

0,93

0,77

0,61

0,46

0,36

0,20

0,15

1,00

0,96

0,86

0,62

0,44

0,32

0,25

0,16

0,11

1,00

0,84

0,70

0,52

0,40

0,32

0,27

0,17

0,12

1,00

0,77

0,60

0,38

0,28

0,22

0,18

0,12

0,09

Таблица 1: Эффективная ширина F e для балок с простой опорой

где

b — расстояние между полотнами.

L — пролет балки

a

=

F

e — коэффициент эффективной ширины упругого элемента.

К счастью, в большинстве ситуаций отношение пролета к ширине недостаточно велико, чтобы вызвать увеличение пикового напряжения более чем на 10-20% из-за задержки сдвига.

На опорах силы передаются от коробчатой ​​балки через подшипники к нижнему основанию. В основном, эти силы являются вертикальными, хотя в некоторых выбранных положениях также должно быть обеспечено поперечное ограничение.Если под коробкой находится только один подшипник, который оказывает небольшое сопротивление поперечному вращению (например, эластомерные подшипники), торсионное ограничение отсутствует; нагрузки, передаваемые от двух перемычек, будут равны (при условии, что опора находится на осевой линии). Когда есть два подшипника, под каждой из перемычек или рядом с ними, коробка обеспечивает сдерживание скручивания; нагрузка от каждой стенки будет разной, и будет происходить передача скручивающего сдвига с фланцев. Всякий раз, когда есть поперечное ограничение, будет связанный крутящий момент, потому что ограничение не будет на уровне центра сдвига коробки.

Основная функция опорной диафрагмы, чтобы обеспечить адекватный путь нагрузки для передачи поперечных сил от полотен к подшипникам под окном. При этом он также противостоит силам искажения.

Пластинчатые диафрагмы обычно устанавливаются на опорах, поскольку они обеспечивают эти функции наиболее легко, хотя, строго говоря, правильно закрепленная поперечная рама также могла бы это сделать.

Очевидно, что полные диафрагмы закрывают коробчатую секцию, но доступ в коробку необходим для завершения изготовления, а также для будущего осмотра и обслуживания.Обычно предусмотрены отверстия для доступа вдоль коробки, но следует тщательно учитывать влияние этих отверстий на характеристики диафрагмы; размер и положение любого отверстия необходимо ограничить. Это может быть особой проблемой для небольших коробок, потому что минимальный размер отверстия может составлять большую часть размера диафрагмы.

Мембраны обычно снабжены вертикальными ребрами жесткости над подшипниками из-за значительных сил, хотя для небольших коробок иногда может быть уместна толстая диафрагма без жесткости.

Диафрагма ведет себя по существу как глубокая балка, при этом пластина диафрагмы действует как ее перемычка, а эффективная ширина каждого из фланцев муфты действует как ее верхний и нижний фланцы.

Пример промежуточной диафрагмы в большой коробчатой ​​балке вантового моста показан на рисунке 8.

  • Анализ ростверка наиболее часто используется для анализа ростверка. Это позволяет просто идеализировать структуру и точно интерпретировать результат.
  • Анализ методом конечных элементов можно использовать в сложных ситуациях. Это наиболее универсальный из методов анализа упругости матрицы.
  • Анализ ортотропных пластин и анализ сложенных пластин имеют ограниченное применение.
  • Эксцентричная нагрузка на секцию балки вызывает деформацию, которую, возможно, придется контролировать с помощью промежуточных диафрагм или поперечных рам.
  • Для очень широких фланцев необходимо учитывать влияние сдвига.
  1. Райт, Р. Н., Абдель-Самад, С. Р. и Робинсон, А. Р., BEF Аналогия для расчета мостов с коробчатыми балками, Proc. ASCE, том 94, ST7, 1968.
  1. Еврокод 3: «Проектирование стальных конструкций», ENV1993-1-1: Часть 1.1, Общие правила и правила для зданий, CEN, 1992.
  2. Дубас П. и Гери Э., Поведение и проектирование металлоконструкций, Технический комитет 8, группа 8.3, ECCS-CECM-EKS, №44, 1986.
  3. Джонсон, Р. П.и Бакби Р. Дж. Композитные конструкции из стали и бетона, Том 2: Мосты, Коллинз, Лондон, 1986.
  4. Британский стандарт 5400: Часть 3: Стальные, бетонные и композитные мосты, Часть 3: Свод правил проектирования стальных мостов, Британский институт стандартов, 1982 г.
  5. Хорн, М.Р., Руководство CIRIA 3, Структурные воздействия в стальных коробчатых балках, Ассоциация исследований и информации строительной отрасли, Лондон, 1977 г.

Оставить комментарий