Численная модель предварительно напряженных железобетонных балок с полого отогнутой арматурой при различных пролетах среза

Abstract

В статье представлены результаты математического моделирования предварительно напряженных железобетонных балок с рациональным вариантом расположения армирования. Для оценки напряженно-деформированного состояния изгибаемых балочных элементов традиционно используется классическая схема испытания – свободно опертая однопролетная балка, загруженная двумя сосредоточенными силами в третях пролета. В реальных конструкциях (перекрытиях и покрытиях производственных, гражданских, сельскохозяйственных зданий, пролетных конструкциях мостовых сооружений) фактическая нагрузка представлена в виде отдельных сосредоточенных сил или системы, заменяемой в дальнейшем при расчетах равномерно распределенной нагрузкой. Выбор схемы загружения и вида нагрузки сказывается на характере трещинообразования и схеме разрушения железобетонных конструкций. Целью исследования является изучение напряженно-деформированного состояния численных моделей преднапряжённых железобетонных балок с полого отогнутыми канатами при различных схемах загружения. Для моделирования напряженно-деформированного состояния железобетонных балок применялся общий нелинейный динамический расчет, позволяющий выполнять анализ системы в виде динамического или квазистатического изображения объекта во времени. Результаты численного и экспериментального исследований показывают, что используя математическое моделирование, можно достоверно и адекватно описывать изменение напряженно-деформированного состояния от момента создания обжатия бетона до разрушения конструкции кратковременной нагрузкой. Так, изменение схемы загружения сказывается на нагрузке трещинообразования (в балке с относительным пролетом среза а/h=1,67 в 2,3 раза выше, по сравнению с балкой с относительным пролетом среза 4,33) и схеме разрушения (с уменьшением относительного пролета среза происходит переход от разрушения по нормальному сечению к форме разрушения по наклонным трещинам в результате среза или раздробления бетона).