Мария Петровна Бергер — кандидат технических наук, доцент кафедры металлических и деревянных конструкций
129337, г. Москва, Ярославское шоссе, д. 26
РИНЦ AuthorID: 927136, Scopus: 57192100982, ResearcherID: AAG-2520-2022
Maria P. Berger — Candidate of Technical Sciences, Associate Professor of the Department of Metal and Wooden Structures
26 Yaroslavskoe shosse, Moscow, 129337
RSCI AuthorID: 927136, Scopus: 57192100982, ResearcherID: AAG-2520-2022
Введение. В современных многоэтажных зданиях, строящихся из различных материалов, все больше применяется стальной каркас, который обеспечивает гибкость планировочных решений и сокращает сроки строительства. Различные типы перекрытий, такие как монолитные железобетонные плиты и сборные многопустотные плиты, позволяют ускорить монтаж и повысить прочность конструкции, а также обеспечивают передачу горизонтальных нагрузок. Для оптимального проектирования перекрытий из сборных плит, особенно опирающихся на нижнюю полку стальных балок, необходимо использовать численное моделирование методом конечных элементов, чтобы точно учесть особенности работы конструкций и повысить их эффективность.
Материалы и методы. При формировании конечно-элементной модели использованы стержневые элементы для колонн и балок, а также конечные оболочечные элементы для плит перекрытия, что дает возможность точно моделировать их жесткость и поведение под нагрузками. Для учета особенностей работы сборных железобетонных плит рассмотрено несколько подходов: применение жестких вставок и триангуляция контура, а также создание шарниров с расшивкой узлов для моделирования соединений и совместной работы элементов. В расчетах использовались численные параметры жесткости и закрепления, а также учтены особенности опирания и эксцентриситетов, что повышает точность моделирования и позволяет оценить усилия и прогибы в конструкции.
Результаты. Определены максимальные вертикальные перемещения балок для обоих рассмотренных вариантов численного моделирования. Получены изгибающие моменты в балках и выполнено сравнение полученных значений для численного и теоретического расчетов.
Выводы. Численные исследования показали, что вариант с моделированием сборных железобетонных плит с помощью триангуляции контура (без использования жестких вставок) более точно отражает характер работы конструкции перекрытия. Усилия в балках, полученные при этом способе моделирования, оказываются больше, чем при использовании в модели жестких вставок.
Introduction. In modern multi-story buildings constructed from various materials, steel frames are increasingly used, which provide flexibility in planning solutions and reduce construction time. Various types of floors, such as reinforced concrete slabs and precast hollow-core slabs, allow faster installation and increase structural strength, and ensure the transfer of horizontal loads. For optimal design of floors made of precast slabs, especially those supported by the bottom flange of steel beams, it is necessary to use numerical modelling using the finite element method to accurately account for the specific features of the structure and improve its efficiency.
Materials and methods. When forming the finite element model, rod elements for columns and beams, as well as finite shell elements for floor slabs, were used, which allows for accurate modelling of their rigidity and behavior under loads. Several approaches were considered to take into account the specific features of precast concrete slabs: the use of rigid rods and contour triangulation, as well as the creation of hinges with joint expansion to model connections and joint operation of elements. The calculations used numerical parameters of rigidity and fixation, and also took into account the features of support and eccentricities, which increases the accuracy of modelling and allows for the evaluation of forces and deflections in the structure.
Results. The maximum vertical displacements of beams for both considered variants of numerical modelling are determined. Bending moments in beams are obtained and a comparison of the obtained values for numerical and theoretical calculations is performed.
Conclusions. Numerical analysis has shown that modelling precast concrete slabs using contour triangulation (without using rigid rods) more accurately reflects the nature of the operation of the floor structure. The forces in the beams obtained with this modelling method are greater than when using rigid rods in the model.
The authors declare that there are no conflicts of interest present.