Великопрольотні балкові клітки. Урахування жорсткого диска сталезалізобетонного перекриття

Abstract

UK: Постановка проблеми. Сучасні методи моделювання і розрахунку споруд і їх елементів дозволяють досліджувати й аналізувати колосальну кількість умов, що впливають на окремі конструкції та споруди в цілому. Точність розрахунків настільки ж важлива, як і швидкість їх проведення в умовах жорсткої конкуренції. Для прискорення розрахунків приймаються різні спрощення та припущення, як, наприклад, розрахунок балкових кліток. Проте в разі використання як перекриття бетонних елементів або ж моноліту це спрощення перетворюється на вкрай грубу помилку. Сучасні програмні комплекси, що застосовують метод кінцевих елементів, у сукупності з потужністю сучасної обчислювальної техніки дозволяють створювати неймовірні за насиченістю і складністю розрахункові схеми. З ростом складності схем і, відповідно, рівнянь, які доводиться розв'язувати обчислювальній техніці, зростає і шанс похибки, яка може з'явитися просто через складність самої схеми. Тому актуальною постає тема спрощення розрахункових схем − де це потрібно і де цього не можна допускати. Мета дослідження − вивчення впливу елементів пластин у розрахунку за МКЕ на перерозподіл зусиль у балковій клітці. В результаті досліджень з'ясовано, що спрощена схема придатна для оцінювання конструкції, нехай і з легкої похибкою, але не враховує крутного моменту, який на великих прольотах може бути згубним. Варіант, який використовує універсальний КЕ плити, − відмінне рішення для розрахунку гнучких перекриттів і оцінювання впливу моментів від горизонтальних зусиль на балки з перетином великої висоти, і за швидкістю порівняний з першим варіантом. Універсальний КЕ оболонки − складний математичний об'єкт, який враховує зсувну жорсткість перекриття і часто може істотно впливати на несні конструкції, але для його застосування потрібне розуміння тонкощів роботи конструкцій і їх податливості впливам. Хоч цей елемент за правильного застосування дуже ефективний, швидкість його розрахунку нижча, ніж у КЕ плити, і в разі великої їх кількості може зайняти богато часу.

RU: Постановка проблемы. Современные методы моделирования и расчета сооружений и их элементов позволяют исследовать и анализировать колоссальное количество условий, влияющих на отдельные конструкции и сооружение в целом. Точность расчетов столь же важна, сколь и скорость их проведения в условиях жесткой конкуренции. Для ускорения расчетов принимаются различные упрощающие допущения, как, к примеру, расчет балочных клеток. Тем не менее, в случае использования в качестве перекрытия бетонных элементов или же монолита данное упрощение превращается в крайне грубую ошибку. Современные программные комплексы, использующие метод конечных элементов, в совокупности с мощностью современной вычислительной техники позволяют создавать невероятные по насыщенности и сложности расчетные схемы. С ростом сложности схем, и, соответственно, уравнений, которые приходится решать вычислительной технике, растет и шанс погрешности, которая может появиться просто из-за сложности самой схемы. Поэтому актуальной является тема упрощения расчетных схем – где это нужно и где этого нельзя допускать. Цель исследования – изучение влияния элементов пластин в расчете по МКЭ на перераспределение усилий в балочной клетке. В результате исследований выяснено, что упрощенная схема пригодна для оценки конструкции, пусть и с легкой погрешностью, но не учитывает крутящий момент, который на больших пролетах может быть губителен. Вариант, использующий универсальный КЭ плиты, является отличным решением для расчета гибких перекрытий и оценки влияния моментов от горизонтальных усилий на балки с сечением большой высоты, и по скорости сравним с первым вариантом. Универсальный КЭ оболочки является сложным математическим объектом, который учитывает сдвиговую жесткость перекрытия и часто может существенно влиять на несущие конструкции, но для его применения требуется понимание тонкостей работы конструкций и их податливости воздействиям. Хоть этот элемент при правильном применении способен на многое, скорость его расчета ниже, чем у КЭ плиты, и при большом их количестве может занять значительное время.

EN: Statement of the problem. Modern methods of modeling and calculating structures and their elements allow us to investigate and analyze the enormous amount of conditions affecting individual structures and structures as a whole. The accuracy of the calculations is just as important as the speed of their performance under conditions of tough competition. To speed up the calculations, various simplifying assumptions are taken, such as, for example, the calculation of beam cells. However, in the case of the use of concrete elements as overlap or monolith, this simplification turns into an extremely gross error. Modern software systems that use the finite element method, in conjunction with the power of modern computing technology, make it possible to create design schemes that are incredible in terms of saturation and complexity. With the increasing complexity of the schemes, and, accordingly, the equations that have to be solved by computer technology, the chance of an error that may appear simply because of the complexity of the scheme itself grows. Therefore, the topic of simplifying calculation schemes is relevant − where it is needed and where it should not be allowed. The purpose of the article is to study the influence of plate elements in terms of FEM on the redistribution of efforts in a beam cell. The result of research, it was found that the simplified scheme is suitable for evaluating the design, albeit with a slight error, but does not take into account the torque, which on large spans can be disastrous. The variant using the universal plate FE is an excellent solution for calculating flexible floors, and evaluating the influence of moments from horizontal forces on beams with a large cross section, and is comparable in speed to the first option. Universal FE shell is a complex mathematical object that takes into account the shear stiffness of the overlap, and can often have a significant impact on the supporting structure, but its application requires an understanding of the subtleties of the structures, and their compliance to the effects. Although this element is capable of a lot when used correctly, its calculation speed is lower than that of FE plate, and with a large number of them it can take considerable time.