Computational and theoretical studies of nodal joints in monolithic buildings

Abstract

АННОТАЦИЯВведение. Сектор гражданского строительства в крупных регионах России в основном представлен монолитным домостроением. Приведена типология конструктивных решений узлов сопряжения дисков перекрытий со стеной. Выполнен анализ таких конструктивных решений в процессе эксплуатации. Материалы и методы. Рассмотрен участок диска перекрытия с перфорацией под термовкладыши. Численный эксперимент в программном комплексе ANSYS включал построение трехмерной модели фрагмента плиты с перфорацией в модуле Design Modeler. Посредством модуля Mesh генерировалась сетка конечных элементов типа Solid 45, представленная в виде трехмерных 8-узловых объемных элементов. Применялся решатель Elemental Difference, позволяющий повысить точность расчетов. В качестве граничных условий учитывались температурные воздействия, силовые воздействия от веса ограждающих стеновых конструкций на консольную часть плиты не учитывались. Результаты. В холодный период года в отапливаемых зданиях разрушение защитного слоя бетона возникает в зоне знакопеременных температурных воздействий, что приводит к тому, что в диске перекрытия с перфорацией характер многоциклового температурного влияния формирует появление трещин и деструкции бетона на боковых поверхностях шпонок. При действии отрицательных температур наружного воздуха наибольшие напряжения возникают в местах соединения перфорации шпонками и превосходят нормативные значения расчетного напряжения в 1,4 раза. Выводы. Наиболее уязвимым местом дисков перекрытий с перфорацией являются шпоночные соединения, которые находятся под влиянием циклических температур. По результатам многофакторного анализа напряженно-деформированного состояния диска перекрытия, снабженного перфорацией под термовкладыши, с учетом геометрических параметров перфорации и температурно-климатических воздействий, установлены причины уязвимостей, появление которых связано с высокими значениями нормальных и касательных напряжений, превышающими предельно допустимые при отрицательных значениях температуры наружного воздуха, приводящие к начальной локализации разрушения. Повышение эксплуатационных качеств зданий монолитной конструкции обеспечивается путем применения усовершенствованных конструкций. Предлагаемые конструктивные решения позволяют решить вопросы, связанные с долговечностью и безопасностью при эксплуатации объектов гражданского назначения.