Числовий аналіз міцності та жорсткості багатопустотної плити зі швидкотверднучого високоміцного бетону

Анотація

Швидкотверднучий високоміцний бетон поєднує високу ранню міцність із підвищеною щільністю структури, що робить його перспективним матеріалом для ефективного виробництва збірних залізобетонних конструкцій. У статті наведено результати числового моделювання напружено-деформованого стану залізобетонної багатопустотної плити із використанням об’ємної скінченно-елементної моделі, реалізованої в програмному комплексі ЛІРА-САПР. На відміну від традиційних підходів, заснованих на застосуванні пластинчастих скінченних елементів, у роботі побудовано повноцінну об’ємну модель, яка враховує реальну геометрію порожнин і дозволяє більш точно описати локальний розподіл напружень у бетонному тілі конструкції. З огляду на складну топологію плити, сітку скінченних елементів формували за допомогою комбінованого підходу. При тріангуляції моделі одночасно використовували шестивузлові та восьмивузлові об’ємні скінченні елементи, що дозволило зберігати баланс між точністю опису і обчислювальною ефективністю. При цьому було застосовано фізично нелінійні універсальні просторові скінченні елементи, а деформаційні властивості бетону описано експоненціальним законом деформування. Попередньо напружена робоча арматура моделювалась універсальними просторовими стержневими скінченними елементами, а її механічні властивості описувались діаграмою Прандтля. За результатами розрахунку визначено характер розподілу внутрішніх зусиль, прогинів та напружень, зокрема в області дії максимального згинального моменту та в зонах анкерування арматури. Установлено орієнтовне значення максимального корисного навантаження, при якому конструкція досягає граничного стану за жорсткістю, задовольняючи при цьому умови міцності. Оцінку міцності виконано за критерієм Кулона-Мора, що дозволило врахувати складний напружений стан, а також характерну для бетонів нерівність меж міцності при розтягу та стиску.