Напряженно-деформированное состояние сталебетонных пустотных плит перекрытий

Abstract

RU: Диссертация посвящена разработке и исследованиям сталебетонных пустотных плит перекрытий при статическом нагружении. В работе выполнен анализ теоретических и экспериментальных исследований напряженно-деформированного состояния (НДС) железобетонных, сталебетонных сплошных и облегченных плит перекрытий. Разработаны компьютерные модели сталебетонных сплошных и пустотных плит перекрытий. Выполнена оценка напряженно-деформированного и предельного состояний систем с учетом нелинейных свойств материалов. Исследовано влияние шага анкеров на НДС сталебетонных сплошных плит перекрытий, установлено, что при шаге анкеров 50 мм жесткость конструкции увеличивается на 4.9-5.7 %, а несущая способность – на 11-15 %. Определенно влияние размеров вставок пустотообразователя на несущую способность и деформативность. Установлен наиболее рациональный процент содержания пустот в теле бетона – 20.57 %, который соответствует размеру пустоты в плане 300×300×420 мм. В результате, предложена новая конструкция сталебетонной пустотной плиты перекрытия, которая состоит из внешнего армирования, бетонного слоя, анкеров и вставок пустотообразователя. На основании разработанных конечно-элементных моделей были изготовлены и испытаны 6 опытных образцов. При испытании сталебетонных сплошных и пустотных образцов получены и проанализированы данные о характере деформирования, трещинообразовании и исчерпании несущей способности. Полученные результаты показали, что содержание пустот в бетоне от 7.3 до 20.57 % при шаге 50 мм существенно не влияет на несущую способность и жесткость конструкций и позволяет снизить собственный вес конструкции на 13 %-17.4 %. Подтверждена и обоснована целесообразность использования сталебетонных пустотных плит перекрытий по сравнению со сплошными аналогами. Получено удовлетворительное совпадение экспериментальных и численных данных (до 8 %), что позволяет судить о соответствии разработанных конечноэлементных моделей исследуемым процессам. В работе приведен сравнительный анализ технико-экономических показателей предлагаемой сталебетонной пустотной и железобетонной плиты перекрытия (средняя панель КУБ-2.5). В результате установлено, что применение пустотной плиты перекрытия наиболее выгодно. Результаты проведенных исследований внедрены в проект строительства терминала перегрузки и наливного причала в Мариупольском торговом порту и учебный процесс Украинского государственного университета железнодорожного транспорта.

EN: The thesis is devoted to the research and development of steel-concrete hollow core slabs under static load. Finite element models of solid and hollow core slabs with different size inserts inside core and interval anchor stops. Criteria are justified and rational parameters of voids and anchor stops are defined. Guided by the obtained numerical calculations a new design of lightweight reinforced concrete slab is proposed, which consists of an outer reinforcement, concrete layer, anchor stops and inserts inside core. Going by the obtained numerical calculations a new design of lightweight reinforced concrete slab is proposed, which consists of an outer reinforcement, concrete layer, anchor stops and inserts inside core. Experimental research of solid and hollow steel-concrete floor slabs was conducted. The analysis of stress-strain and limit state of structures under variable parameters is performed. The dependence of the influence of the size of voids and interval of anchor stops focusing on hardness, deformability and cracking constructions is determined. The rationality and efficiency of steel-concrete hollow core slabs comparing with their solid counterparts is proved. In the result of the comparison of experimental and theoretical data the difference of 3-8% is obtained, which indicates the adequacy of the developed finite element models. The result of the research is the introduction of steel-concrete hollow core slabs in the project modeling of the object for industrial use in the city Mariupol.