Рациональные инновационные конструктивные решения железобетонных каркасных зданий тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 00.00.00, кандидат наук Ефименко Екатерина Андреевна

• Ефименко Екатерина Андреевна
• кандидат наук
• 2022

Оглавление диссертации кандидат наук Ефименко Екатерина Андреевна

Введение

1. Состояние вопроса. Поставка задачи

],], Вопросы повышения эффективности железобетонных элементов каркасных зданий

\2. Обзор публикаций, посвящённых определению рационального расположения опор для плит

КЗ, К вопросу исследования напряженно-деформированного состояния железобетонных конструкций

2. Рациональные конструкции железобетонных колонн и плит, обеспечивающие снижение расхода материалов

2.1. Конструкции колонн монолитно-каркасных зданий

2.1.1. Колонны составного сечения (коробчатого сечения с заполнением)

2.1.2. Колонны из высокопрочного бетона

2.1.3. Предварительно напряженные железобетонные колонны

2.2. Рациональные конструкции монолитных плит каркасных зданий

2.2.1. Вафельные плиты

2.2.2. Однородная монолитная плита:

2.2.3. Сборно-монолитные плиты с фигурными отверстиями

2.3. Повреждения и дефекты работа под нагрузкой различных видов плит

2.3.1. Возможные дефекты в разных видах плит

2.3.2. Поведение и режимы отказа

2.4. Технико-экономические преимущества рекомендуемых решений

2.5. Выводы по главе

3. Моделирование напряженно - деформированного состояния конструкции с составной плитой

3.1. Постановка задачи конечно-элементного анализа конструкции

3.2. Анализ результатов расчета

3.3.1. Исследование расположения колонн

3.3.2. Исследование параметров бетонной матрицы среднего слоя

3.3.3. Исследование по толщине среднего слоя

3.3.4. Исследование НДС конструкции при различных модулях упругости вставок

3.3. Выводы по главе

4. Определение рационального расположения опор для плит каркасных зданий

4.1. Постановка задачи и алгоритм оптимизации

4.2. Алгоритм подбора арматуры

4.3. Используемые конечные элементы и их верификация

4.4. Выводы по главе

5. Результаты численного моделирования и практические рекомендации по оптимизации параметров монолитных железобетонных плит перекрытия

5.1. Оптимальное расположение точечных опор под плитой при небольшом их числе

5.2. Адаптация алгоритма для среднего числа опор

5.3. Оптимизация сетки колонн при большом n

5.4. Аналогия между задачами оптимизации плиты и неразрезной многопролетной балки

5.5. Определение оптимальной толщины плиты

5.6. Практические рекомендации по оптимизации реальных объектов

5.6.1. Постановка задачи

5.6.2. Результаты оптимизации здания

5.7. Выводы по главе

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Список литературы

Приложение 1 Текст APDL-скрипта полной модели плиты

Приложение 2 Акты о внедрении результатов диссертационной работы

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Рациональные инновационные конструктивные решения железобетонных каркасных зданий»

Введение

Актуальность темы диссертации. В последние годы наблюдается значительный процесс в разработке эффективных методов проектирования конструкций и конструктивных схем зданий и сооружений. Главным приоритетом при этом является снижение стоимости и материалоемкости строительства, при обеспечении безопасности конструктивных систем зданий и сооружений. Следует отметить, что стратегия инновационного развития Российской Федерации предусматривает разработку мер позволяющих повысить требования к энерго- и ресурсоемкости продукции, в том числе строительной, и применяемые технологии.

Важное значение имеет оптимизация конструктивных решений для зданий и сооружений различного назначения, так как каркас зданий, оказывает наиболее заметное влияние на стоимость и эффективность всей системы. При проектировании каркаса необходимо использовать наиболее эффективные подходы к расположению опор и конструкциям колонн и плит.

Тематика настоящего исследования, связанного с поиском рациональных конструктивных форм элементов каркасных зданий и совершенствованию конструктивных систем соответствует задачам, обозначенным в Программе фундаментальных научных исследований РААСН.

Чаще всего для объектов гражданского и промышленного строительства в настоящее время используются железобетонные конструкции. Процесс выбора оптимальных систем из железобетона, как правило, связан с вопросами конструктивных форм, выбором вида и класса материала (бетона и арматуры), видов армирования и др. Поиск рациональных решений должен быть выполнен с учетом многообразных видов конструктивных элементов, особенностей работы под нагрузкой, различных конструктивных схем и назначений объектов строительства.

Степень разработанности темы исследований. Вопросам повышения

эффективности железобетонных конструкций посвящены работы Батаева Д.К.-С., Колчунова В.Н., Король Е.А., Маиляна Д.Р., Федорова В.С., Жаданова В.Н., Плетнева В.Н., Тамразяна А.Г., Алексейцева А.В. и др.

Ряд исследователей занимались проблемами рационального формирования планировочных решений каркасных зданий и их расчета, это работы Терехова И.А., Романовой Т.П., K.M.Won, Y.S. Pаrk, D. Wang, J.H. Son, B.M.Kwak, Элоян А.В.

Цель работы заключается в проведении комплексных исследований различных типов и видов железобетонных конструкций, а также выбор оптимального расположения опор несущего каркаса здания.

Задачи исследования

1. Рассмотреть наиболее рациональные конструкции железобетонных плит и колонн каркасных зданий, которые обеспечивают снижение расхода материалов.

2. На основе полученных данных показать технико-экономические преимущества рекомендуемых решений и дать рекомендации по выбору эффективных конструкций для зданий разного назначения.

3. Выполнить анализ напряженно-деформированного состояния железобетонной плиты со вставками при изменении геометрических и физических характеристик. Определить оптимальное значение слоя заполнителя, обеспечивающее минимум растягивающих напряжений на нижней грани плиты и напряжений в среднем слое.

4. Разработать методику определения оптимального расположения опор в каркасных промышленных зданиях, которая обеспечивает выравнивание максимальных усилий и перемещений в пролетах.

5. Произвести оценку эффективности метода Монте-Карло в сочетании с методом конечных элементов при различном числе опор каркаса здания, разработать методику оптимизации толщины плиты на основе критерия ее стоимости.

6. Выполнить оптимизацию расположения колонн для здания

промышленного назначения с использованием детерминистических методов. В качестве критерия оптимизации принять минимум прогиба, минимум потенциальной энергии деформации ПЭД и минимум расхода арматуры.

Объект исследования - рациональные железобетонные конструкции (колонны и плиты) и методы расчета железобетонных каркасов зданий.

Предмет исследования - напряженно - деформированное состояние железобетонных плит и колонн предлагаемой конструкции каркасных зданий.

Область исследования соответствует специальности ВАК 2.1.1 -Строительные конструкции, здания и сооружения и относится к п. 1. (построение и развитие теории, разработка аналитических и вычислительных методов расчета механической безопасности и огнестойкости, рационального проектирования и оптимизации конструкций и конструктивных систем зданий и сооружений) и п. 8. (разработка новых и совершенствование рациональных типов несущих и ограждающих конструкций, конструктивных решений зданий и сооружений с учетом протекающих в них процессов, природно-климатических условий, механической, пожарной и экологической безопасности).

Научная новизна:

- выполнен анализ и предложены наиболее рациональные конструктивные решения железобетонных элементов каркасных зданий, обеспечивающих снижение материалоемкости и стоимости;

- определены оптимальные значения ширины среднего слоя трехслойных плит, обеспечивающие минимум растягивающих напряжений на нижней грани и напряжений в элементах вставок среднего слоя;

- установлена связь между модулем упругости среднего слоя трехслойных плит и характеристиками НДС, получены свойства оптимального материала;

- разработана методика определения рационального расположения точечных опор под плитой перекрытия на основе стохастических методов;

- разработана методика оптимизации шага колонн с использованием детерминистических методов;

- исследовано влияние толщины плиты, класса бетона и арматуры на рациональное расположение опор;

разработана методика оптимизации толщины плиты перекрытия на основе критерия стоимости.

Теоретическая значимость диссертационной работы заключается в следующем:

- разработаны предложения по определению наиболее рациональных решений железобетонных конструкций и оптимальных планировочных решений каркасных зданий;

- установлено, что в случае большого числа колонн оптимальное их расположение при использовании трех критериев оптимизации отличается незначительно;

- показано, что для выравнивания максимальных усилий и перемещений во всех пролетах достаточно изменить шаги колонн крайних рядов;

- выявлена аналогия между задачей оптимизации плит перекрытия и многопролетной неразрезной балки;

- установлено, что оптимальный вариант расположения колонн соответствует равномерному распределению максимальных прогибов между колоннами;

- определено, что прогибы практически не зависят от точки наблюдения по толщине плиты, в пределах каждого слоя плиты зависимость прогибов по глубине является монотонной;

- установлено, что оптимальным материалом для среднего слоя по прогибам, уровню растягивающих напряжений на нижней грани плиты, общей интенсивности напряжений является материал с модулем упругости около 1000 Мпа.

Практическая значимость работы заключается в разработке

рекомендаций по выбору рациональных конструкций железобетонных каркасных зданий, определению оптимальных соотношений между шагами колонн крайних и средних рядов; разработке практических рекомендаций по оптимизации сетки колонн для реальных объектов.

Методология и методы исследования

Методологической основой диссертационной работы послужили общенаучные методы познания; метод Монте-Карло, метод конечных элементов, детерминистические методы, анализ полученных теоретических результатов, расчет каркасов зданий с использованием современных программных комплексов.

Положения, выносимые на защиту:

1. Предложения по выбору наиболее рациональных конструкций железобетонных колонн для зданий различного назначения.

2. Предложения по конструированию плит каркасно-монолитных зданий, обеспечивающих существенное снижение материалоемкости и повышение энергоэффективности.

3. Сопоставление результатов расчета каркасно-монолитных зданий при использовании предлагаемых конструкций несущих элементов с традиционными решениями.

4. Определенные расчетным путем технико-экономические преимущества предлагаемых решений несущих конструкций каркасно-монолитных зданий по сравнению известными.

5. Результаты определения оптимального расположения колонн на основе анализа напряженно-деформированного состояния железобетонной плиты со вставками.

6. Рекомендации по определению толщины среднего слоя железобетонных плит и оптимальному модулю упругости вставок.

7. Верификацию расчетной модели и разработанного пакета программ для тестовых задач при треугольных и пятиугольных КЭ.

8. Результаты решения задачи выбора оптимального расположения

точечных опор под железобетонной плитой перекрытия промышленного здания, оценку эффективности при различном числе опор.

Достоверность полученных результатов обоснована применением базовых понятий сопротивления материалов, теории упругости, строительной механики, математического анализа, а также общепринятых гипотез и допущений современной теории железобетона.

Апробация работы. Основные результаты выполненных исследований прошли апробацию на следующих научных конференциях:

- научная конференция E3S Web of Conferences 281, 02013 (2021) CATPID-2021/ Январь 2021 С7110-119 // https://doi.org/10.1051/e3sconf/202128102013

- научная конференция CATPID 2020|sep]I0P Conf. Series: Materials Science and Engineering 1083 (2021) 012009 IOP Publishing doi:10.1088/1757-899X/1083/1/012009 //

https://www.researchgate.net/publication/349540291 Proposals on calculating th e differential properties of concrete

- национальная научно-практическая конференция «Актуальные проблемы науки и техники. 2019» секция «Железобетонные и каменные конструкции» 27.07.2019г.

- научно-практическая конференция секции «Железобетонные и каменные конструкции» 2020; ДГТУ, октябрь 2020г.

Публикации. Основные результаты выполненных исследований опубликованы в 3 печатных трудах в издании, рекомендованном ВАК, в 5 журналах, входящих в международную реферативную базу данных Scopus:

Структура и объем работы

Диссертация состоит из введения, пяти глав, заключения, списка литературы, включающего 137 наименований и приложений. Работа изложена на 161 страницах, содержит 120 рисунков, 4 таблицы и 13 листов приложений.

1. Состояние вопроса. Поставка задачи

1.К Вопросы повышения эффективности железобетонных элементов каркасных зданий

Повышение эффективности железобетонных элементов каркасных зданий обуславливается, в первую очередь, их рациональным армированием, оптимальным преднапряжением, использованием эффективных бетонов и иными конструктивными разработками. Кроме того, при проектировании необходимо совершенствование методов расчета, наиболее полно учитывающих особенности свойств материалов, их конструктивных схем и решений, изменение процесса деформирования, в зависимости от режимов нагружения и др. факторы.

Разработанные в настоящее время предложения по повышению эффективности железобетонных элементов основаны, в основном, на следующих основных предпосылках:

- снижении материалоемкости за счет применения высокопрочных материалов и создания предварительного напряжения арматуры и бетона, обеспечивающих их наиболее полное использование;

- установлении в зависимости от гибкости сжатого элемента, относительного эксцентриситета продольного сжимающего усилия, режимов нагружения и других факторов оптимального соотношения усилий, воспринимаемых ненапрягаемой, предварительно растянутой и предварительно сжатой арматурой [1,2,8,13,14,29,30,47,54,56,57,65,84,85,97,98];

- определении для конкретных исходных условий целесообразного уровня, знака и перепада по высоте сечения предварительных напряжений бетона [57,58];

- установлении областей рационального применения сжатых элементов с ненапрягаемой арматурой (негибких с не высокопрочной арматурой), с

предварительно растянутой арматурой (при больной гибкости колонн или больших эксцентриситетах продольного усиления), с предварительно сжатой высокопрочной арматурой (при негибких колоннах и небольшом эксцентриситете), с различным соотношением предварительно растянутой, предварительно сжатой и ненапрягаемой арматурой (колонны средней гибкости), с неравномерно предварительно обжатыми или предварительно растянутыми сечениями (колонны различной гибкости при одностороннем эксцентриситете - колонны эстакад, транспортных галерей и т.п.);

- использовании предварительно растянутой арматуры для повышения устойчивости (несущей способности) перегородок и стеновых панелей повышенной гибкости;

- применении высокопрочного бетона в конструкциях работающих на сжатие;

- использовании вставок из легкого бетона в монолитных железобетонных плитах;

- использовании при проектировании железобетонных элементов деформационного метода расчета, наиболее полно учитывающих: изменения механических свойств бетона и арматуры, вызванные предварительными нагружением различных знаков; полные трансформированные диаграммы о — s с нисходящими участками; зависимость предельных деформаций бетона от основных параметров; различные режимы нагружения и др. факторы.

Вопросам разработки и унификации объемно-планированных и конструктивных решений многоэтажных зданий посвящена работа [81], выполненная под руководством проф. Трекина Н.Н. Предложены конструктивные решения многоэтажных и одноэтажных зданий со сборным перекрытием. Рассмотрены перекрытия из сборных многопустотных и ребристых плит, приведена номенклатура плит, в том числе 12-ти метровых. проведен сравнительный анализ способов опирания ребристых плит на пояса фермы: шарнирное, податливое и жесткое сопряжение плит с фермой.

Показана необходимость установки элементов жесткости (стальных связей, диафрагм или ядер жесткости) для обеспечения пространственной жесткости здания. После установки вертикальных связей в середине пролета многоэтажного блока горизонтальное перемещение в продольном направлении составило 6 мм вместо 81 мм. Для пролетов 12, 15 и 18 м выполнен поиск рациональных конструктивных решений ферм с параллельными поясами для описания перекрытия из сборных ребристых плит длинной 6 и 12 м. Определены наиболее экономичные типы решеток. Разработаны объемно-планировочные и конструктивные решения многоэтажных зданий с монолитным перекрытием. Проведен анализ способов описания перекрытия для жесткой, условно жесткой, условно шарнирной и шарнирной схем. Даны рекомендации по учету податливости при проектировании. Определено, что наиболее экономичным вариантом является сборное перекрытие с ребристыми плитами пролетом 12 м -себестоимость такого варианта ниже относительно перекрытия из ребристых плит пролетом 6 м на 4-5%, относительно монолитного перекрытия на 1314% [81].

В работе [30], выполненной в Санкт-Петербургском государственном архитектурно-строительном университете под руководством проф. Плетнева В.И. разработаны различные конструкции оболочечных перекрытий (крестовые, сферические, трансляционные) для междуэтажных перекрытий зданий. Автор произвел сравнение различных форм оболочного перекрытия с пролетом 12 м и выбрал рациональный по совокупности свойств вариант крестового оболочечного перекрытия. Рассмотрен дальнейший способ увеличения горизонтальной жесткости зданий - использование некоторых новых схем зданий сложной макроструктуры (ЗСМ). Достигнуто снижение кренов и усилий в ЗСМ от неравномерной осадки башен с помощью деформационных швов в связях-платформах. Показана достаточная сейсмостойкость двух- и четырехбашенных ЗСМ при 9-бальном воздействии. Вращательная сейсмика дает вклад в усилия не более 25%. Возможно

снижение сейсмических усилий введением сдвиговых деформационных швов. В башнях напряжения снижаются в 1,5-2 раза, в перемычках - почти на порядок.

Анализ напряженно-деформированного состояния железобетонных колонн многоэтажных зданий выполнен в работе [88]. Установлено, что функциональная эффективность сжатых колонн каркаса прямо зависит первоначально установленных (запроектированных) показателей несущей способности, технологии и качества проведения соответствующих строительных процессов. Формирование эксцентриситетов и отклонений осей поперечного сечения колонн каркаса являются следствием недостаточного качества проектных решений (по учету возможного проявления рассматриваемых явлений) и/или производства строительных работ. Учет проявлений эксцентриситетов и отклонений осей требует разработки специального алгоритма проверки фактических параметров напряженно-деформированного состояния и разработки комплекса мероприятий, необходимых для повышения показателей несущей способности колонн каркасов одноэтажных и многоэтажных зданий. Предложенный в работе аналитический материал может быть использован при разработке методических рекомендаций по повышению несущей способности для внецентренно сжатых железобетонных колонн многоэтажных каркасных зданий [88].

Вопросам рационального проектирования зданий сложной структуры и особенностям их расчета посвящена работа [77].

Автор подробно рассмотрел некоторые из возможных форм ЗСМ здания двухбашенные со связями сдвига, распределенными по высоте; проанализировал влияние на динамические характеристики соотношения жесткости макроэлементов ЗСМ и указал их рациональные соотношения; рассмотрел особенности расчета ЗСМ на сейсмическое воздействие, заданное акселерограммами; рассмотрел ЗСМ с упругопластическими связями (УПС, введенными между макроэлементами; разработал алгоритм расчета ЗСМ с

УПС и указал рациональные варианты расположения этих связей и их рациональные характеристики. В результате выполненных исследований

Показано, что для снижения сейсмических сил в ЗСМ возможно применение упруго-пластических связей. Разработан алгоритм расчета ЗСМ с применением УПС. Установка связей рекомендуется в зоне наибольших усилий в диагональных связях между корпусами ЗСМ. Усилия срабатывания рекомендуется принимать на 5-10% ниже продольных сил в стержнях связей, полученных при расчете на расчетное сейсмическое воздействие. Использование УПС и правильно подобранными характеристиками позволяет снизить горизонтальные ускорения от расчетного сейсмического толчка практически до значений отдельно-стоящего здания [].

В работах Алексейцева А.В. и Тамразяна А.Г. рассмотрены основы оптимизации железобетонных конструкций с использованием генетических алгоритмов [4]. В результате обширных научных исследований развиты и усовершенствованы теоретические основы адаптации генетического поиска для оптимизации железобетонных конструкций зданий и сооружений, которые включают классификацию задач оптимизации, типологию варьируемых параметров, концепции решения задач на основе нескольких оптимизационных критериев, учет уровня унификации проектного решения, его надежности при нормальной эксплуатации и живучести при запроектных воздействиях.

В исследованиях доказана объективная возможность получения решений, близких к глобальному оптимуму на заданной области значений варьируемых параметров при использовании генетического поиска, при этом максимальное приближение к оптимуму обеспечивается с увеличением числа варьируемых параметров несущих конструкций.

Для возможности получения оптимальных по стоимости и безопасности железобетонных конструкций с использованием предложенной закономерности авторами разработана методика моделирования деформаций железобетонных рамных конструкций, включающая:

- возможность учета дискретного расположения армирования, физически, геометрически и конструктивно нелинейную работу объекта;

- моделирование контактных взаимодействий повреждаемой конструкции с разрушаемыми или неразрушаемыми преградами;

- частичное исключение бетона для сечения элемента, в том числе с учетом временного фактора;

- возможность структурной перестройки деформируемого основания.

Также разработаны методы оптимизации по стоимости наиболее

распространенных в строительной отрасли реконструируемых и повреждаемых запроектными воздействиями железобетонных конструкций.

Авторы установили, что при увеличении числа варьируемых параметров затраты на конструкцию уменьшаются до некоторого значения, определяемого как ограничениями предельных состояний, так и технологией производства работ (учет стоимости опалубки, устройства узловых соединений), расположением объекта, доступностью ресурсов и рисками запроектных воздействий, что свидетельствует о недопустимости учета при оптимизации только критерия минимизации материалоемкости, а также об универсальности стоимостного критерия при оптимизации железобетонных конструкций. выявлено, что обеспечение сходимости генетического поиска при оптимизации железобетонных конструкций с 40-60 независимо варьируемыми параметрами, возможно преимущественно с использованием стратегий, сочетающих в едином итерационном процессе априорную оценку работоспособности вариантов конструкций, использование штрафов, применяемых к целевой функции, критериев отсева нерациональных вариантов конструкций и процедур выхода в область допустимых решений, что не позволяют реализовать существующие методы оптимизации железобетонных конструкций [4].

Натурное испытание стропильной фермы каркаса промышленного здания позволило предложить подход к экспериментальной и теоретической оценке живучести несущих систем при запроектных воздействиях, а также

выполнить подтверждение точности расчетных моделей, используемых для оптимизации конструкций. Использование разработанной методологии генетического поиска для оптимизации по стоимости нормально эксплуатируемых монолитных железобетонных конструкций, включающей возможности варьирования параметров и структур (топологий) объекта, позволяет при обеспечении нормативных требований снижать стоимость конструкций на 5-8% по сравнению с обычным проектированием.

1.2. Обзор публикаций, посвящённых определению рационального расположения опор для плит

В работе Т.П. Романовой [70, 71] рассматривается трехслойная круглая пластина из анизотропного разносопротивляющегося материала под действием равномерно распределенной нагрузки. Оптимизация выполняется путем варьирования расположения опорного контура. Определяется такое его положение, при котором предельная нагрузка достигает максимального значения. Помимо расположения опоры варьируется соотношение толщин верхнего и нижнего слоя, а также армирование. Установлено, что при изменении характеристик армирования пластины существенно меняется предельная нагрузка. Однако при наличии возможности управления положением опорного контура, эффект оптимизации может превосходить эффекты, получаемые за счет варьирования только армирования.

Аналогичная задача для случая динамического воздействия взрывного типа решается в статье [68] того же автора.

В работах K. M. Won и Y. S. Park [114,130,131], а также D. Wang [125] ставится задача нахождения положения опор для балки и плиты, при котором они имеют максимальную частоту собственных колебаний. При этом рассматриваются простейшие задачи: балка на двух опорах и прямоугольная плита на четырех точечных опорах. Теми же методами в статьях [126,127] решается задача минимизации максимального прогиба и изгибающего момента балочных и плитных конструкций.

Частота собственных колебаний плиты также выступает целевой функцией в статье C.M. Wang [128]. В указанной работе определяется оптимальное расположение линейных опор. Представлены решения для эллиптических, полукруглых и трапециевидных плит с одной или двумя внутренними линейными опорами.

Помимо перечисленных выше авторов оптимизацией граничных условий конструкций, испытывающих колебания, занимались J. H. Son и B. M. Kwak [120] B. P. Wang и J.L. Chen [129]. В последней публикации для решения данной задачи применяется генетический алгоритм.

В работе Y.D. Kwon и др. [105] предлагается генетический алгоритм улучшенной сходимости в сочетании с методом последовательных приближений для определения оптимального расположения опор плотины с целью минимизации ее веса.

В статье А.В. Элояна [83] приводится аналитическое решение задачи определения рационального расположения опор прямоугольной пластины под действием синусоидальной нагрузки, при котором обеспечивается минимум прогиба. Работа [83] указанного автора посвящена нахождению оптимального расположения опор для балки. За критерий оптимизации так же принимается величина прогиба. Помимо данной публикации оптимизация стержневых систем путем варьирования расположения опор рассматривается в работах [71,17,18,72,118,119].

Еще одна задача поиска оптимального шага опор для одномерного объекта в виде линии канатного метро представлена в работе А.В. Лагерева[50]. В качестве критериев оптимизации выступают стоимостные и технологические показатели. Для решения используются прямые методы условной оптимизации.

На этом перечень отечественных и зарубежных публикаций по данной проблеме исчерпывается.

1.3. К вопросу исследования напряженно-деформированного состояния железобетонных конструкций

Анализ особенностей поведения и исследование элементов напряженно-деформированного состояния конструкций из железобетона при наличии разнородных элементов: армирования, слоев из легкого бетона или иных материалов, требует оценивать работу конструкции в условиях пространственного, сложного напряженного состояния. Дополнительные сложности создает физическое поведение материала, характеризующегося нелинейностью, неоднородностью свойств, различным поведением при растяжении-сжатии, старением, трещинообразованием и дилатацией. Отсюда, в настоящее время наиболее применяемым подходом для описания работы железобетонных конструкций является использованием конечно-элементного моделирования на основе пакетов МКЭ с возможностями учета физически-нелинейного поведения материалов в рамках пространственных моделей и наличии развитых элементов пользовательского интерфейса, позволяющих создавать параметрические модели конструкций и сопрягать возможности базовых МКЭ систем с другими развитыми библиотеками, CAD и САЕ- программами. К таким системам МКЭ можно отнести программные комплексы Ansys, Abaqus, Comsol, Nastran и ряд других.

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Ефименко Екатерина Андреевна, 2022 год

Список литературы

1. Аксенов, А.Г., Кубасов, А.Ю., Николаенко, А.М. Особенности расчета фермы с предварительно сжатой арматурой верхнего пояса // Новые исследования в области строительства. - Ростов н/Д: РГСУ, СевкавНИПИагропром, 1999. - С. 96-101.

2. Андреев, В.И. Расчет трехслойной пологой оболочки с учетом ползучести среднего слоя / В.И. Андреев, Б.М. Языев, А.С. Чепурненко, С.В. Литвинов // Вестник МГСУ. - 2015. - №7. - С. 17-24.

3. Агапов, В.П. Метод конечных элементов в статике, динамике и устойчивости конструкций // учебное пособие. - М.: Изд-во АСВ, 2004. - 248 с.

4. Алексейцев А.В. Научные основы оптимизации железобетонных конструкций с использованием генетических алгоритмов /дисс. ...канд. техн. наук. - Москва - 2021. - 481 с.

5. Батаев, Д.К.-С. Теория расчета усадочных напряжений в ячеистобетонных стеновых панелях при карбонизационных процессах с учетом ползучести / Д.К.-С. Батаев, М.А. Газиев, В.А. Пинскер, А.С. Чепурненко // Вестник МГСУ. - 2016. - № 12. С. 11-22.

6. Батудаева, А.В. Высокопрочные модифицированные бетоны из самовыравнивающихся смесей / А.В. Батудаева, Г.С. Кардумян, С.С. Каприелов // Бетон и железобетон. - 2005. - № 4. - С. 14-18.

7. Баширов, Х.З., Колчунов, В.И., Федоров, В.С. и др. Железобетонные составные конструкции зданий и сооружений. - М: АСВ, 2017. - 248 с.

8. Баширов, Х.З., Чернов, К.М., Дородных, А.А. и др. Методика экспериментальных исследований прочности, жесткости и трещиностойкости железобетонных составных конструкций по наклонным сечениям // Промышленное и гражданское строительство. - 2013. - № 5. - С. 16-19.

9. Беглов, А.Д., Санжаровский, Р.С. Теория расчета железобетонных конструкций на прочность и устойчивость. Современные нормы и евростандарты. - СПб., 2008. - 211 с.

10. Беляев, А.В. Деформационные свойства самоуплотняющегося керамзитобетона / А.В. Беляев, Г.В. Несветаев // Интернет-журнал «НАУКОВЕДЕНИЕ». - 2016. - Т. 8. - № 2. - С. 1-10.

11. Беляев, А.В. Жизненный цикл объектов строительства при информационном моделировании зданий и сооружений / А.В. Беляев, С.С. Антипов // Промышленное и гражданское строительство. - 2019. - № 1.

- С. 65-72.

12. Беляев, А.В. Информационное моделирование железобетонных конструкций / А.В. Беляев, Д.В. Кузеванов // Промышленное и гражданское строительство. - 2017. - № 1. - С. 58-63.

13. Беляев, А.В. К определению касательных напряжений в изгибаемых слоистых железобетонных элементах / А.В. Беляев, Д.Р. Маилян, Г.В. Несветаев // Промышленное и гражданское строительство. - 2017. - № 1.

- С. 39-44.

14. Базоян, Э.К. К вопросу о напряженном состоянии трехслойной пологой оболочки с учетом ползувчести среднего слоя / Э.К. Белоян // Известиянациональной академии наук Армении. - 2013. - №4. - С. 23-28.

15. Бондаренко, В.М. Расчетные модели силового сопротивления железобетона / В.М. Бондаренко. - М.: АСВ, 2004. - 472 с.

16. Бударин А.М., Плетнев М.В., Алехин В.Н. Численное моделирование изгибаемых железобетонных элементов с использованием критерия прочности Друкера - Прагера // Академический Вестник Уралниипроект PAACH, 2018. 3, C. 74-77.

17. Бычков, М.В. Легкий самоуплотняющийся бетон как эффективный конструкционный материал / М.В. Бычков, С.А. Удодов // Интернет-журнал «НАУКОВЕДЕНИЕ». - 2013. - № 4. - С. 41.

18. Васильков, Г.В. Эволюционные задачи строительной механики: синергетическая парадигма / Г.В. Васильков. - Ростов н/Д: ИнфоСервис, 2003. 179 с.

19. Васильков, Г.В. Теория адаптивной эволюции механических систем / Г.В. Васильков. - Ростов н/Д: Терра-Принт, 2007. - 248 с.

20. Васильев, A.C., Тарануха H.A. Разработка алгоритмов численного исследования конструкций из неоднородной среды методом конечных элементов // Вестник Приамурского государственного университета им. Шолом-Алейхема. 2016. - № 1(22). - C. 78-88.

21. Гнуни, В.Ц. Оптимальный выбор расположения опор в задаче изгиба прямоугольной пластинки / В.Ц. Гнуни, А.В. Элоян //Mechanics. Proceedings of National Academy of Sciences of Armenia. - 2001. - Т. 54. - № 3. -С. 14-17.

22. Горин, В.М. Перспективы применения керамзитобетона на современном этапе жилищного строительства / В.М. Горин, С.А. Токарева, М.К. Кабанова и др. // Строительные материалы. - 2004. - № 12. - С. 22-23.

23. Горностаев, И.С. Анализ и результаты экспериментальных исследований деформативности железобетонных составных балок // Строительство и реконструкция. - 2014. - № 4. - С. 3-10.

24. Гурьева, Ю.А. Упрощенная теория нелинейной ползучести нестареющего бетона при сжатии / Ю.А. Гурьева. // диса канд. техн. наук -Санкт-Петербург, 2009. - 101 с.

25. ГОСТ 10922-2012. Арматурные и закладные изделия, их сварные, вязаные и механические соединения для железобетонных конструкций. Общие технические условия.

26. ГОСТ 8829-94 Изделия строительные железобетонные и бетонные заводского изготовления. Методы испытаний загружением. Правила оценки прочности, жесткости и трещиностойкости. - Взамен ГОСТ 8829-85; введ. 01.01.1998. -М.: Госстрой России ГУП ЦПП, 1997 - 33с.

27. Давидюк, А.Н. Легкие конструкционно-теплоизоляционные бетоны на стекловидных пористых заполнителях. - М.: Красная звезда, 2008. - 208 с.

28. Давидюк, А.Н. Эффективные бетоны для современного высотного строительства / А.Н. Давидюк, Г.В. Несветаев. - М.: ООО «НИПКЦ восходам, 2010. - 148 с.

29. Давидюк, А.Н., Маилян, Д.Р., Несветаев, Г.В. Самоуплотняющиеся высокопрочные и легкие бетоны на пористых заполнителях для эффективных конструкций // Технологии бетонов. - 2011. - № 1-2. - С. 57.

30. Данг Хань Ан Расчет и рациональное проектирование многоэтажных железобетонных зданий с оболочечными перекрытиями / автореф. дисс. .. .канд. техн. наук. - Санкт-Петербург - 2010. - 22 с.

31. Ефименко Е.А. Деформативность и особенности разрушения центрифугированного бетона при ударных нагрузках/ Deformability and features of destruction of centrifuged concrete during shock loads / Е.А. Ефименко, Е.М. Щербань, С.А. Стельмах // Материалы научной конференции AIP Conference Proceedings 2188, 060002 (2019), December 2019, P 38-44 // https://doi.org/10.106371.5138471

32. Ефименко Е.А. Определение оптимального расположения опор в плите перекрытия промышленного здания с использованием стохастических методов / Е.А. Ефименко, М.Ю. Беккиев, Д.Р. Маилян, А.С. Чепурненко // Вестник Дагестанского государственного технического университета. Технические науки. 2020; 47 (1) С.138-146. D0I:10.21822/2073-6185-2020-47-1-138-146

33. Ефименко Е.А. The location of supports under the monolithic reinforced concrete slabs optimization/Chepurnenko, A., Efimenko, E., Mailyan, D., Yazyev, B. // Magazine of Civil Engineering. 2021. 104(4). Article No. 10404. DOI: 10.34910/MCE.104.4 P. 104-111// journal homepage: http: //engstroy.spbstu.ru/

34. Ефименко Е.А. Actual problems of the design documentation development for capital repairs or reconstruction of capital structural facilities (Актуальные проблемы разработки проектной документации на капитальный ремонт или реконструкцию объектов капитального строительства) / Материалы научной конференции E3S Web of Conferences 281, 02013 (2021) CATPID-2021/ Январь 2021 С7110-119 // https://doi.org/10.1051/e3sconf/202128102013

35. Ефименко Е.А. Proposals on calculating the differential properties of concrete / Предложения по расчету дифференциальных свойств бетона / E.Efimenko, S.Stelmakh, E.Sherban", L.Mailyan, A.Korobkin// Материалы научной конференции CATPID 2020|sep]I0P Conf. Series: Materials Science and Engineering 1083 (2021) 012009 IOP Publishing doi:10.1088/1757-899X/1083/1/012009 // https://www.researchgate.net/publication/349540291 Proposals on calculating th e differential properties of concrete

36. Ефименко Е.А. Исследование влияния комбинированного дисперсного армирования на прочностные и деформативные характеристики мелкозернистых бетонов / Investigation of the effect of combined dispersed reinforcement on the strength and deformation characteristics of fine-grained concrete // Е.А. Ефименко, Е.М. Щербань // Magazine of Civil Engineering, No. 7, 2017 Инженерно-строительный' журнал. 2017. No 7(75). С. 66-75.

37. Ефименко Е.А. Расчет и проектирование монолитных железобетонных конструкций многоэтажного здания с применением ЭВМ /Учебное пособие/Ефименко Е.А., Щуцкий В.Л., Польской П.П., Шилов А.В.//Донской государственный технический университет. -Ростов-на-Дону: ДГТУ, 2022. - 67 с. ISBN 978-5-7890-1995-5

38. Ефименко Е.А. Исследование структурно-физических характеристик бетона опытных образцов центрифугированных железобетонных колонн кольцевого сечения / Нажуев М.П., Ефименко Е.А.,

Цокало Р.А., Насевич А.С., Халюшев А.К. // Инженерный вестник Дона.-2019. -№4.-С.35-37

39. Ефименко Е.А. Аналитический обзор влияния типов структуры цементных бетонов на их свойства / Кадров А.А., Ефименко Е.А., Чернильник А.А., Доценко Н.А., Бунтов В.В. // Вестник Евразийской науки / The Eurasian Scientific Journal https://esj.today 2019, No3, Том 11 / 2019, No 3, Vol 11 https://esj.today/issue-3-2019.html URL статьи: https: //esj.today/PDF/09 SAVN319 .pdf

40. Калашников, В.И. Расчет состава высокопрочных самоуплотняющихся бетонов / В.И. Калашников // Строительные материалы. - 2008. - № 10. - С. 4-6.

41. Клованич, С.Ф., Мироненко И.Н. Метод конечных элементов в механике железобетона. // 0дeсса, 2007. 111 с.

42. Клованич, С.Ф., Безушко Д.И. метод конечных элементов в нелинейных расчетах железобетонных конструкций // Одесса: Издательство ОНМУ, 2009. - 89 с.

43. Клевцов, В.А. Расчет прочности нормальных сечений изгибаемых элементов, усиленных внешней арматурой из композитных материалов / В.А. Клевцов, Н.В. Фаткуллин // Научно техническая конференция молодых ученых и аспирантов ЦНИНС, 2006.

44. Костенко, А.Н. Прочность и деформативность центрально и внецентренно сжатых кирпичных и железобетонных колонн, усиленных угле и стекловолокном / А.Н. Костенко // Автореферат. дисс. канд. техн. наук -Москва, 2010 - 26с.

45. Клюева, Н.В., Колчунов, Вл. И., Яковенко, И.А. и др. Деформативность железобетонных составных конструкций с наклонными трещинами // Строительная механика и расчет сооружений. - 2014. - № 5. -С. 60-66.

46. Клюева, Н.В., Колчунов, Вл. И., Яковенко, И.А. и др. Методика расчета деформативности стержневых железобетонных составных

конструкций с использованием программного комплекса «Мираж-2014» // Промышленное и гражданское строительство. - 2014. - № 10. - С. 21-26.

47. Колчунов, В.И. Расчет составных тонкостенных конструкций /

B.И. Колчунов, Л.А. Панченко. - М.: АСВ, 1999. - 281 с.

48. Колчунов, В.И., Меркулов, Д.С. Методика экспериментальных исследований железобетонных элементов составного сечения, работающих в условиях изгиба с кручением // Известия ОрелГТУ. Серия «Строительство. Транспорт». - Орел: ОрелГТУ, 2008. - № 1. - С. 24-26.

49. Король, Е.А. Трехслойные ограждающие железобетонные конструкции из легких бетонов и особенности их расчета. - М: АСВ, 2001. -248 с.

50. Король, Е.А., Пугач, Е.М., Харькин, Ю.А. Влияние технологических факторов на формирование связи слоев многослойных ограждающих конструкций // Вестник МГСУ. - 2014. - № 3. - С. 67-75.

51. Кудрявцев, А.А., Беленький, Ю.С. Плиты перекрытий со слоем из арболита // Бетон и железобетон. - 1982. - № 10. - С. 16-17.

52. Крылов А.С. Прочность железобетонных балок с жесткой арматурой из высокопрочных бетонов / автореф. дисс. .. .канд. техн. наук. -Москва - 2019. - 23 с.

53. Лагерев, А.В. Оптимизация шага установки промежуточных опорных конструкций вдоль линии канатного метро / А.В. Лагерев, И.А. Лагерев //Вестник Брянского государственного университета. - 2014. - №. 4. -

C. 22-31.

54. Маилян, Д.Р. Новые эффективные конструктивные решения сжатых железобетонных элементов // Известия РГСУ. - 1999. - № 4.

55. Маилян, Д.Р., Ахмед Аббут, Ганди Джахажах. Метод расчета сжатых железобетонных элементов с учетом трансформированных диаграмм деформирования бетона при различных воздействиях. - Монография. - 2008. - 67 с.

56. Маилян, Д.Р., Маилян, Р.Л., Хуранов, В.Х. Способы изготовления железобетонных конструкций с переменным преднапряжением по длине элемента // Известия ВУЗов. Строительство. - 2004. - № 5.

57. Маилян, Р.Л., Маилян, Д.Р., Хуранов, В.Х. Железобетонные балки «равного» сопротивления с комбинированным преднапряжением // Вестник ОСИ РААСН. - М.: РААСН, 2003. - С. 504 - 506.

58. Маилян, Р.Л., Маилян, Д.Р., Якокутов, М.В. Снижение расхода стали при предварительном сжатии высокопрочной арматуры сжатой зоны изгибаемых железобетонных элементов // Бетон и железобетон. - 1999. - № 1. - С. 20-22.

59. Маилян, Р.Л. Строительные конструкции. / Р.Л. Маилян, Д.Р. Маилян, Ю.А. Веселов // Ростов-на-Дону: Феникс -2005, 2008 - 880с.

60. Маилян Л.Р. Устойчивость железобетонной арки при ползучести / Л.Р. Маилян, Б.М. Языев, А.С. Чепурненко, А.А. Аваков // Инженерный вестник Дона. - 2015. - №4. -URL: http: //ivdon. ru/ru/magazine/archive/n4y2015/3378.

61. Мухамедиев, Т.А. Проектирование усиления железобетонных конструкций композиционными материалами / Т.А Мухамедиев // Бетон и железобетон. 2013. - № 3. - С. 6-8.

62. Мухамедиев, Т.А. Расчет по прочности нормальных сечений железобетонных конструкций, усиленных композиционными материалами / Т.А. Мухамедиев, Д.В. Кузеванов // Бетон и железобетон. 2013. - № 6. - С. 20-24.

63. Несветаев, Г.В. О проектировании состава высокопрочного самоуплотняющегося бетона / Г.В. Несветаев, Г.С. Кардумян // Бетон и железобетон. 2012. - № 6. - С. 8-11.

64. Несветаев, Г.В. Проектирование макроструктуры самоуплотняющейся бетонной смеси и ее растворной составляющей [Электронный ресурс] / Г.В. Несветаев, Ю.Ю. Лопатина // Науковедение.

2015. - Т. 7. - № 5. - Режим доступа: http://naukovedenie.ru/PDF/48TVN515.pdf.

65. Осипов, В.К., Маилян, Д.Р. Расчет трехслойных несущих стеновых панелей с преднапряженной арматурой // Бетон и железобетон. - 1985. - № 8.

- С. 39-41.

66. Петров, А.Н. Нелинейная модель ползучести железобетона и ее приложение к расчету плосконапряженных элементов / А.Н. Петров. -Петрозаводск: Изд-во ПетрГУ, 2003. - 252 с.

67. Петров, В.П. У пористых заполнителей есть будущее! // Строительные материалы, оборудование, технологии ХХ века. - 2006. - № 2.

- С. 40-42.

68. Поднебесов, П.Г. Результаты исследований прочности и деформативности железобетонных колонн, усиленных обоймами / П.Г.Поднебесов, В.В. Теряник // Градостроительство, реконструкция и инженерное обеспечение устойчивого развития городов Поволжья. 2015. - С. 42-47.

69. Пособие по проектированию бетонных и железобетонных конструкций из тяжелого бетона без предварительного напряжения арматуры (к СП 52-101-2003). - М.: ОАО «НИИПромзданий». 2005. - 214с.

70. Романова, Т.П. Несущая способность и оптимизация трехслойных армированных круглых пластин из разносопротивляющихся материалов, опертых по внутреннему контуру / Т.П. Романова // Проблемы прочности и пластичности. - 2015. - Т.3. - № 77. - С. 286-300.

71. Романова, Т.П. Оптимальное расположение полигональных внутренних опор к круглым жесткопластическим пластинам / Т.П. Романова // Вестник Самарского государственного технического университета. СерияФизико-математическаенауки. - 2014. - № 3 - С. 94-105.

72. Рогатнев, Ю.Ф., Потапов Ю.Б., Барабаш Д.Е., Панфилов Д.В., Джавид М.М. Расчет прогибов железобетонных изгибаемых элементов с

верхним слоем из высококачественного бетона - Научный вестник МГСУ, 2016. - №3. - С. 26-36.

73. Санжаровский, Р.С. Теория расчета строительных конструкций на устойчивость и современные нормы / Р.С. Санжаровский, А.А. Веселов. -СПб.: М.: АСВ, 2002. - 128 с.

74. Саргсян, М.Г. Оптимизация условий закрепления в задачах изгиба балки по критерию жёсткости / М.Г. Саргсян [и др.] // Механика 2013. Труды международной школы-конференции молодых ученых, посвященной 70-летию HAH Армении. - Ереван, 2013. - С. 209-211.

75. Саакян, А.А. Влияние места расположения и типа опоры на критическую нагрузку сжатого стержня / А.А. Саакян // Вестник Московского государственного технического университета им. Н.Э. Баумана. Серия «Естественныенауки». - 2017. - № 4 (73). - С. 65-74.

76. Саркисян, В.С. Об одном походе к изучению напряженно-деформированного состояния нелинейных вязкоупругих оболочек и пластин с учетом поперечного сдвига / В.С. Саркисян, Э.К. Безоян // Мат. Методи та фiз.-мех. Поля. - 2008. - №2. - С. 171-174.

77. Смирнов А.А. Особенности расчета зданий сложной макроструктуры на ветровые и сейсмические нагрузки и хи рациональное проектирование / автореф. ... канд.техн.наук. - Санкт-Петербург - 2008. - 21 с.

78. СП 63.13330.2018 «СНиП 52-01-2003 Бетонные и железобетонные конструкции. Основные положения». - М., 2018. - 152 с.

79. Тамразян, А.Г. Механика ползучести бетона: монография / А.Г. Тамразян, С.Г. Есаян. - Москва: МГСУ, 2012. - 490 с.

80. Теряник, В.В. Результаты экспериментальных исследований прочности и деформативности сжатых усиленных элементов реконструируемых зданий [Электронный ресурс] / Теряник В.В., Бирюков А.Ю. // Вестник ЮУрГУ. Серия: Строительство и архитектура. 2009. - №35 (168). Режим доступа: https: //clck.ru/QgtxD

81. Терехов И.А. Исследование и разработка унифицированных объемно-планировочных зданий из пространственных рамно-ферменных блоков // дисс. ... канд. техн. наук. Москва - 2019. - 162 с.

82. Узун, И.А. Учет реальных диаграмм деформирования материалов в расчетах железобетонных конструкций // Бетон и железобетон. - 1997. - № 2. - С. 25-27.

83. Харькин, Ю.А. О влиянии физико-механических характеристик бетона на прочность сцепления слоев в многослойных конструкциях при климатических воздействиях // Вестник МГСУ. - 2010. - № 3. - С. 170-173.

84. Хунагов, Р.А., Маилян, Д.Р. Расчет двухслойных предварительно напряженных железобетонных панелей // Вестник МГТУ. - Майкоп, 2011. -№ 4. - С. 33.

85. Хунагов, Р.А., Маилян, Д.Р., Блягоз, А.М. Двухслойные железобетонные панели с неравномерно обжатыми сечениями // Вестник МГТУ. - Майкоп, 2011. - № 4. - С. 37.

86. Хуранов, В.Х, Маилян, Р.Л. Предварительно напряженная -железобетонная балка с параллельными поясами и смешанным армированием // Сборник докладов Международной конференции «Строительство - 2004». -Ростов н/Д: РГСУ, 2004. - С. 15-17.

87. Хуранов, В.Х., Маилян, Л.Д. Влияние класса бетона и коэффициента смешанного армирования на сопротивление изгибу железобетонных элементов. // Материалы 3-й Международной научно-практической конференции «Бетон и железобетон в третьем тысячелетии». -Ростов н/Д: РГСУ, ЮРО РААСН, 2004.

88. Чебуркова С.Н. Исследование напряженного-деформированного состояния железобетонных колонн в каркасах многоэтажных зданий / С.Н. Чебуркова, С.И. Рощина // Инновации и инвестиции. - Владимир, 2020. - № 9. - С. 234-239.

89. Элоян, А.В. Оптимальный выбор расположения опор в задаче изгиба балки / А.В. Элоян //Mechanics. Proceedings of National Academy of Sciences of Armenia. - 2007. - T. 60. - № 1. - C. 99-102.

90. Энергоэффективный высокопрочный легкий бетон / Иноземцев А.С., Королев Е.В. - Заявка на получение патента РФ на изобретение № 2012143486 от 11.10.2012.

91. Ярмаковский, В.Н., Кондращенко, В.И. Конструкционные легкие бетоны. Состояние и перспективы развития // Строительное материаловедение - теория и практика. М.: Рос. инж. акад., 2006. - С. 206209.

92. Avci, O. , Bhargava, A. Finite-Element Analysis of Cantilever Slab Deflections with ANSYS SOLID65 3D Reinforced-Concrete Element with Cracking and Crushing Capabilities // Practice Periodical on Structural Design and Construction, 2019, 24(1), 05018007

93. Avilés, J. and Pérez-Rocha, L.E. (2010). "Regional subsidence of Mexico City and its effects on seismic response," Soil Dynamics and Earthquake Engineering, 30(10):981-989

94. ANSYS Material Reference section 4.9 «Geomechanics», ANSYS Software 19.2, ANSYS Inc., Canonsburg, 2018. - 330 c.

95. ANSYS Material Reference section 4.8 «Microplane», ANSYS Software 19.2, ANSYS Inc., Canonsburg, 2018. - 330 c.

96. AMERICAN SOCIETY OF CIVIL ENGINEERS. ASCM 7-2002. MinimumDesign Loads for Buildings and Other Structures. Revision of ASCE 798, ASCE.

97. Belyaev, A.V. Calculation of three-layer bent reinforced concrete elements considering fully transformed concrete deformation diagrams / A.V. Belyaev, G.V. Nesvetaev, D.R. Mailyan // MATEC Web Conf. International Science Conference SPb WOSCE-2016 "SMART City". - 2017. - Vol. 106. - Pp.

98. Belyaev, A.V. Design Features of Three-Layer Slab Reinforced Concrete Structures / A.V. Belyaev, G.V. Nesvetaev, D.R. Mailyan // Materials Science Forum. - 2018. - Vol. 931. - Pp. 264-268.

99. Benzaid R., Mesbah H.A., Amel B. Experimental investigation of concrete externally confined by CFRP composites // 5th International Conference on Integrity-Reliability-Failure (IRF). - Inegiinst engenharia mecanica e gestao industrial, 2016. - C. 595-602.

100. Cervantes de Salazar, F. (1978). La Vida en México en 1554, 1555: México, D.F., Editorial Porrúa, 233 p.

101. Comité ACI 302, (2004), Guía para la construcción de losas y pisos de concreto. Estados Unidos de America.

102. El-Refaire S.A. Repair and strengthening of continuous reinforced concrete beams /S.A. El-Refaire // Ph.D. thesis,department of civil and environmental engineering, University of Bradford;UK,2001.207P

103. Emmanuelle David, Chafika Djelal, Franfois Buyle-Bodin. REPAIR AND STRENGTHENING OF REINFORCED CONCRETE BEAMS USING COMPOSITE MATERIALS . 2nd lnt. PhD Symposium in Civil Engineering. Budapest 1998 1-8.

104. Finite element modeling of reinforced concrete structures strengthened with FRP laminates. final report SPR.- Oregon department of transportation,2001.113p.

105. Horiguchi T. Effect of test methods and quality of concrete on bond strength of CFRP sheet / T. Horiguchi, N. Saeki Ritchie P.A. External reinforcement of concrete beams using fiber // Non-Metallic (FRP) Reinforcement for Concrete Structures Conference. - Japan, 2001. - V.l. - P. 265 - 270.

106. I.A.E.M. Shehata, L.A.V. Carneiro and L.C.D. Shehata. Strength of Short Concrete Columns Confined with CFRP Sheets. Materials and Structures, Vol. 35, January-Februarv 2002, pp. 50 - 58.

107. Ing. Néstor Luis Sánchez, (sin fecha), Proceso constructivo de losa de concreto armado concreto armado.

108. Ing. Carlos Suarez Salazar, (2002). Costo y tiempo tercer edición. Balderas 95, México DF, Editorial LIMUSA

109. Korol E.1., Dinh Tho V., Huy Hoang N. Analysis the effects of lightweight concrete in the middle layer of multi-layered reinforced concrete structures on the stress-strain state using the finite element method // MATEC Web of Conferences, 2018, 196, 02022. https://doi.org/10.1051/ matecconf/201819602022

110. Kim D.J., Park S.H., Ryu G.S., Koh K. T. Comparative flexural behavior of Hybrid Ultra High Performance Fiber Reinforced Concrete with different macro fibers // Construction and Building Materials, 2011, 25 (11), pp. 4144-4155. doi: 10.1016/j.conbuildmat.2011.04.051

111. Kwon, Y.D. Convergence enhanced genetic algorithm with successive zooming method for solving continuous optimization problems / Y.D. Kwon et al///Computers & Structures. - 2003. - T. 81. - № 17. - C. 1715-1725.

112. Li, W., Leung C.K.Y., Effect of shear span-depth ratio on mechanical performance of RC beams strengthened in shear with U-wrapping FRP strips, Composite Structures (2017), doi: http://dx.doi.org/10.1016/j.compstruct.2017.06.059

113. Meisam Safari Gorji. Analysis of FRP Strengthened Reinforced Concrete Beams Using Energy Variation Method. World Applied Sciences. Iran. Journal 6 (1): 2009, 105-111.

114. Mc Cormac, Jack y Brown, Russell Diseño de Concreto Reforzado Octava Edición con el Código ACI 318-08 Alfaomega Grupo Editor, S.A. de C.V., México

115. MONTAÑO, M. A. (2006) Diseño Estructural del Edificio Venus II con entrepisos de losas pos-tensadas nervuradas en dos direcciones. Tesis de pre-grado. Universidad Privada Boliviana, 2006.

116. Nilson, Arthur H. Diseño de Estructuras de Concreto. México, Limusa Noriega, 1988

117. Orozco Zepeda, F.E., Temas Fundamentales del Concreto Presforzado. Editado por Instituto Mexicano del Cement y del Concreto, A.C. 2006

118. Óscar M. González Cuevas Francisco Robles Fernández-Villegas, (2005). Aspectos Fundamentales del Concreto Reforzado, Cuarta edición. México, Limusa Noriega Editores.

119. Pan J. L., Xu T., Hu Z. J. Experimental investigation of load carrying capacity of the slender reinforced concrete columns wrapped with FRP // Construction and Building Materials. - 2007. - Т. 21. - №. 11. - С. 1991-1996.

120. Park, Y.H. Optimal Support Positions to Enhance Structure Natural Frequency / Y.H. Park, Y. Park //Proceedings of the KSME Dynamics and Control Division Summer Annual Meeting. - KSME Dynamics and Control Division, 1999.

121. Polskoy P., Georgiev S., Muradyan V., Shilov A. The deformability of short pillars in various loading options and external composite reinforcement. В сборнике: MATEC Web of Conferences 2018. С. 02026.

122. Polskoy P., Mailyan D., Georgiev S., Muradyan V. The strength of compressed structures with cfrp materials reinforcement when exceeding the cross-section size. В сборнике: E3S Web of Conferences 2018. С. 02060

123. Rasch H., Stokl S., Einflub des Zementleitgehales und der Versuchsmethods auf die Kenngroben der Biegedruckzone von Stahlbeton balken // Deutscher Aussub fur Stanlbeton. - Heft 155. - Ber1in 1983.

124. Rozvany, G.I.N. Column design: optimization of support conditions and segmentation / G.I.N. Rozvany, Z. Mroz // Journal of Structural Mechanics. — 1977. -T. 5. -№3. -C. 279-290.

125. Radomirovic, D. Optima1 support positions for statically in determine continuous beam for minimal weight / D. Radomirovic, Z. Srdevic //Letopis naucnih radova Poljoprivrednog fakulteta. - 2004. - T. 28. - №1. - C. 74-84.

126. Son, J.H. Optimization of boundary conditions for maximum fundamental frequency of vibrating structures / J.H. Son, B.M. Kwak //AIAA journal. - 1993. - T. 31. - № 12. - C. 2351-2357.

127. Shilyaeva O.V., Zen'kovskij I.A., Cherpakov A.V., Parinov I.A. Parametric modeling of lightweight floor slabs in the Ansys Workbench complex // in: Proceedings of the 2020 international conference on «Physics, mechanics of new materials and their applications». Nova Scienca publishers New York. 2020.

128. Shen, Y., Lin, L., Feng, Z. Finite element analysis of reinforced concrete beams with openings in the abdomen and strengthened with steel sleeves based on ANSYS // E3S web of Conferences, 2020, 198, 01029

129. Thanh-Quang-Khai Lam, Thi-My-Dung Do Analysis of nonlinear material and steel fiber content in the double layers concrete shell // 2020, AIP Conference Proceedings, 2283(1), 20008, DOI: 10.1063/5.0024892

130. Okamura, H., Ouchi, M. Self-Compacting Concrete / H. Okamura, M. Ouchi // Journal of Advanced Concrete Technology. - 2003. - № 1. - Pp. 5-15.

131. Wang, D. Optimization of support positions to maximize the fundamental frequency of structures / D. Wang, J.S. Jiang, W.H. Zhang //International journal for numerical methods in engineering. - 2004. - T. 61. - № 10. - C. 1584-1602.

132. Wang, D. Optimization of support positions to minimize the maximal deflection of structures / D. Wang //International Journal of solids and structures. -2004. - T. 41. - № 26. - C. 7445-7458.

133. Wang, D. Optimal design of structural support positions for minimizing maximal bending moment / D. Wang //Finite Elements in Analysis and Design. -2006. - T. 43. - № 2. - C. 95-102.

134. Wang, C.M. et al. Optimization of internal line support positions for plates against vibration //Journal of Structural Mechanics. - 1993. - T. 21. - № 4. -C. 429-454.

135. Wang, B.P. Application of genetic algorithm for the support location optimization of beams / B.P. Wang, J.L. Chen //Computers & structures. - 1996. -T. 58. - № 4. - C. 797-800.

136. Won, K.M. Optimal support positions for a structure to maximize its fundamental natural frequency / K.M. Won, Y.S. Park //Journal of Sound and Vibration. - 1998. -T. 213. - № 5. - C. 801-812.

137. Won, K.M. Optimal support positions for a structure to maximize its fundamental natural frequency-Reply / K.M. Won, Y. S. Park //Journal of sound and vibration. - 1999. - T. 222. - .Ng. 5. - C. 857-857.

Приложение 1 Текст APDL-скрипта полной модели плиты

/CLEAR,START

Параметры модели /СИ/

L = 36 a = 0.4 h = 0.2

размер плиты размер колонны толщина плиты нижний слой / ж.бетон

h3 = 0.06 h12= h-h3

h2 = 0.10

! средний слой / с заполнителем

h1 = h12-h2

N = 7

req = (L-a)/(N-1)

верхний слой / бетон количество колонн вдоль оси равномерное расстояние между центрами

колонн

z2 = 0.4 N2 = 6 d2 = 0.4 !a2 = 10

!d2 = (L-2*z2-N2*a2)/(N2-1)

защитный слой / для слоя с заполнителем количество включений вдоль оси фикс. расстояние между включениями фикс. размер включений среднего слоя вычисляемое расстояние между клетками вдоль

оси

a2 = (L-2*z2-(N2-1)*d2)/N2 h_col = 4.0 *dim, r1,array,N-1

вычисляемый размер клетки высота колонн

Расстояние между центрами колонн

*SET,R1(1) , 5.65 *SET,R1¿) , 6.05 *SET,R1p) , 6.1 *SET,R1(4) , 6.1 *SET,R1(5) , 6.05 *SET,R1(6) , 5.65

!*DO,I,1,N-1 ! Равномерное распределение колонн

! R1(I)=req !*ENDDO P_a_top = 8427

! Материальные свойства /СИ/

! БетонВ30

Eb30 = 32500e6

nub30= 0.14

Rob30= 2250

Rb30 = 17.0e6

Rbt30 = 1.15e6

! Бетон В20

Eb20 = 27500e6

nub20= 0.13

Rob20= 2200

Rb20 = 11.5e6

Rbt20 = 0.9e6

! Арматура А400

Ea = 3.6e11

nua = 0.3

Roa = 5870

Rla=355e6 Rpa = 400e6 ! Пеноплекс Epp =17e6 nupp = 0.3 Ropp = 30 Ripp = 0.4e6

! Коэффициенты армирования

Vpl = 0.007

Vcol = 0.015

! Плита с армированием

Ex_pl=Vpl/2*Ea+(1-Vpl/2)*Eb30

Ey_pl=Ex_pl

Ez_pl=Eb30

NuXY_pl=nub30

NuXZ_pl=Vpl/ 2*nua+(1 -Vpl/2)*nub30 NuYZ_pl=Vpl/2*nua+(1-Vpl/2)*nub30 GXY_pl = Ez_pl/(2*(1+NuXY_pl)) GXZ_pl = Ex_pl/(2*(1+NuXZ_pl)) GYZ_pl = Ey_pl/(2*(1+NuYZ_pl)) Ro_pl = Vpl*Roa+(1-Vpl)*Rob30 ! Колонна с армированием Ex_col=Eb20 Ey_col=Ex_col

Ez_col=Vcol*Ea+(1-Vcol)*Eb20 NuXY_col=nub20

NuXZ_col=Vcol*nua+(1-Vcol)*nub30 NuYZ_col=Vcol*nua+(1-Vcol)*nub30 GXY_col = Ez_col/(2*(1+NuXY_col)) GXZ_col = Ex_col/(2*(1+NuXZ_col)) GYZ_col = Ey_col/(2*(1+NuYZ_col)) Ro_col = Vcol*Roa+(1-Vcol)*Rob20 ! Моделирование областей /prep7

*dim, d,array,N ! Левый угол колонн по x d(1)=0.0 *DO,I,1,N-1 d(I+1) = d(I)+ R1(i) *ENDDO *DO,I,1,N *DO,J,1,N

RECTNG, d(I), d(I)+a, d(J), d(J)+a *ENDDO *ENDDO CM,A_C,AREA

! Моделирование нижнего слоя

BLOCK,0,L,0,L,0,h3

! Моделирование среднего слоя

! 1st cycle

*DO,I,1,N2

*DO,J,1,N2

block, z2+(I-1)*(d2+a2), z2+(I-1)*(d2+a2)+a2, z2+(J-1)*(d2+a2), z2+(J-1)*(d2+a2)+a2, h3, h3+h2 *ENDDO *ENDDO ! 2nd cycle *DO,I,1,N2-1 *DO,J,1,N2

block, z2+(I- 1)*(d2+a2)+a2, z2+I*(d2+a2), z2+(J-1)*(d2+a2), z2+(J-1)*(d2+a2)+a2, h3,

h3+h2

*ENDDO

*ENDDO

! 3d cycle

*DO,I,1,N2

*DO,J,1,N2-1

block, z2+(I-1)*(d2+a2), z2+(I-1)*(d2+a2)+a2, z2+(J-1)*(d2+a2)+a2, z2+J*(d2+a2), h3,

h3+h2

*ENDDO

*ENDDO

! 8th cycle

*DO,I,1,N2-1

*DO,J,1,N2-1

block, z2+(I- 1)*(d2+a2)+a2, z2+I*(d2+a2), z2+(J-1)*(d2+a2)+a2, z2+J*(d2+a2), h3,

h3+h2 *ENDDO *ENDDO ! 4th cycle *DO,J,1,N2

block, 0, z2, z2+(J-1)*(d2+a2), z2+(J-1)*(d2+a2)+a2, h3, h3+h2 *ENDDO ! 5th cycle *DO,J,1,N2

block, L-z2, L, z2+(J-1)*(d2+a2), z2+(J-1)*(d2+a2)+a2, h3, h3+h2 *ENDDO ! 7th cycle *DO,I,1,N2

block, z2+(I-1)*(d2+a2), z2+(I-1)*(d2+a2)+a2, 0, z2, h3, h3+h2 *ENDDO ! 6th cycle *DO,I,1,N2

block, z2+(I-1)*(d2+a2), z2+(I-1)*(d2+a2)+a2, L-z2, L, h3, h3+h2 *ENDDO ! 9th cycle *DO,J,1,N2-1

block, 0, z2, z2+(J- 1)*(d2+a2)+a2, z2+(J-1)*(d2+a2)+d2+a2, h3, h3+h2 *ENDDO ! 10th cycle *DO,J,1,N2-1

block, L-z2, L, z2+(J-1)*(d2+a2)+a2, z2+(J-1)*(d2+a2)+d2+a2, h3, h3+h2 *ENDDO ! 11th cycle *DO,I,1,N2-1

block, z2+(I-1)*(d2+a2)+a2, z2+(I-1)*(d2+a2)+d2+a2, L-z2, L, h3, h3+h2

*ENDDO ! 12th cycle *DO,I,1,N2-1

block, z2+(I-1)*(d2+a2)+a2, z2+(I-1)*(d2+a2)+d2+a2, 0, z2, h3, h3+h2 *ENDDO ! 13, 14,15,16

block, 0, z2, 0, z2, h3, h3+h2 block, L-z2, L, 0, z2, h3, h3+h2 block, L-z2, L, L-z2, L, h3, h3+h2 block, 0, z2, L-z2, L, h3, h3+h2 ! Моделирование верхнего слоя BLOCK,0,L,0,L,h3+h2,h3+h2+h1 ! Колонны CMSEL,S,A_C VEXT,ALL, , ,0,0,-h_col,,,1, ASEL,ALL,ALL

! Слеивание и формирование именованных компонент VGLUE, ALL

VSEL,S,LOC,Z,h3+h2,h1+h2+h3

CM,V_TOP,VOLU

VSEL,all,all

VSEL,S,LOC,Z,h3,h2+h3 CM,V_MID,VOLU VSEL,U,LOC,X, 0, z2 VSEL,U,LOC,X, L-z2, L *DO,I,2,N2

VSEL,U,LOC,X, z2+(I-1)*(d2+a2)-d2, z2+(I-1)*(d2+a2) *ENDDO

VSEL,U,LOC,Y, 0, z2 VSEL,U,LOC,Y, L-z2, L *DO,J,2,N2

VSEL,U,LOC,Y, z2+(J- 1)*(d2+a2)-d2, z2+(J-1)*(d2+a2) *ENDDO

CM,V_COMP, VOLU

VSEL,all,all

CMSEL,S,V_MID

CMSEL,U,V_COMP

CM,V_MATR, VOLU

VSEL,all,all

VSEL,S,LOC,Z,0,h3

CM,V_BOT,VOLU

VSEL,all,all

VSEL, S, LOC, Z, 0, -h_col CM, COL, VOLU VSEL,ALL,ALL ASEL,S,LOC,Z,-h_col,-h_col CM, BOT_COL, AREA ASEL,ALL,ALL

! Материальные свойства и действительные константы

B30 = 1 PenoPl = 2 B20 = 3

А400 = 4 БЗОЛгш = 5 Б20Агш = 6

! Действительные константы

АгшХУ = 1

Агш2 = 2

КоАгш = 3

МРТЕМР

МРТЕМР,1,0

! Бетон Б30

МРБАТА,ЕХ,Б30,,ЕЬ30

МРБАТА,РКХУ,Б30,,пиЬ30

МРБАТА,БЕК8,Б30,ДоЬ30

! Арматура А400

МРБАТА,ЕХ,А400,,Еа

МРБАТА,РКХУ,А400,,пиа

МРБАТА,БЕК8,А400,Доа

! Заполнитель - пеноплекс

МРБАТА,ЕХ,РепоР1,,Ерр

МРБАТА,РКХУ,РепоР1,,пирр

МРБАТА,БЕК8,РепоР1,Дорр

! Бетон Б20

МРБАТА,ЕХ,Б20,,ЕЬ20

МРБАТА,РКХУ,Б20,,пиЬ20

МРБАТА,БЕК8,Б20,ДоЬ20

! Армирование в 2-х направлениях (Х^) по плите

Я,АгшХУ,А400,Ур1/2,0,0,А400,Ур1/2,0,0, ! для 65 эл.

! Армирование в 1-м направлении в колоннах

К,Агш2,,,,,,,,,А400,Усо1,0,0, ! для 65 эл.

! Без армирования

Я,КоАгш,

! Армированный бетон плиты: ортотропная модель

МРБАТА,ЕХ,Б30Агш,,ЕХ_р1

МРБАТА,ЕУ,Б30Агш,,ЕУ_р1

МРБАТА,Е2,Б30Агш,,Е2_р1

МРБАТА,РКХУ,Б30Агш,,КиХУ_р1

МРБАТА,РКУ2,Б30Агш,,КиУ2_р1

МРБАТА,РКХ2,Б30Агш,,КиХ2_р1

МРБАТА,0ХУ,Б30Агш,,0ХУ_р1

МРБАТА,0У2,Б30Агш,,0У2_р1

МРБАТА,0Х2,Б30Агш,,0Х2_р1

МРБАТА,БЕК8,Б30Агш,До_р1

! Армированный бетон колонны: ортотропная модель

МРБАТА,ЕХ,Б20Агш,,ЕХ_со1

МРБАТА,ЕУ,Б20Агш,,ЕУ_со1

МРБАТА,Е2,Б20Агш,,Е2_со1

МРБАТА,РКХУ,Б20Агш,,КиХУ_со1

МРБАТА,РКУ2,Б20Агш,,КиУ2_со1

МРБАТА,РКХ2,Б20Агш,,КиХ2_со1

МРБАТА,0ХУ,Б20Агш,,0ХУ_со1

МРБАТА,0У2,Б20Агш,,0У2_со1

МРБАТА,0Х2,Б20Агш,,0Х2_со1

MPDATA,DENS,B20Arm,,Ro_col dP=(Rob30-Ropp)* h2*N2*a2*a2

HPTCREATE,AREA,1071,0,COORD,L/2+3.05,L/2+3.05,H, HPTCREATE,AREA,1803,0,COORD,L/2+3.05,L/2+3.05,0, HPTCREATE,AREA,1071,0,C00RD,L/2+3.05,L/2+1.55,H, HPTCREATE,AREA,1803,0,COORD,L/2+3.05,L/2+1.55,0,

HPTCREATE,AREA,1071,0,COORD,L/2,L/2+3.05,H,

HPTCREATE,AREA,1803,0,COORD,L/2,L/2+3.05,0,

HPTCREATE,AREA,1071,0,COORD,L/2,L/2+1.55,H,

HPTCREATE,AREA,1803,0,COORD,L/2,L/2+1.55,0,

! Разбиение на элементы

ET,1,SOLID65

ET,2,SOLID285

esize,0.05

MOPT,VMESH,ALTE

!SMRT,6 ! Инт. разбиение сетки

! Нижняя плита

CMSEL,S,V_BOT

MAT,B30Arm

Real,NoArm

TYPE,2

vmesh,all

VSEL,ALL,ALL

! Средняя плита пеноплекс

CMSEL,S,V_COMP

!MAT,PenoPl

MAT,B30

TYPE,2

Real,NoArm

vmesh,all

VSEL,ALL,ALL

! Средняя плита матрица из бетона

CMSEL,S,V_MATR

MAT,B30

REAL,NoArm

TYPE,2

vmesh,all

VSEL,ALL,ALL

! Верхняя плита

CMSEL,S,V_TOP

MAT,B30

TYPE,2

REAL,NoArm

vmesh,all

VSEL,ALL,ALL

! Колонны

esize,0.2

CMSEL,S,COL

MAT, B20Arm

TYPE,2

REAL,NoArm

vmesh,all

VSEL,ALL,ALL

FINISH

! Решатель

/SOL

! Закрепление на колоннах

CMSEL,S,BOT_COL

DA,ALL,ALL

ASEL,ALL,ALL

! Давление сверху

ASEL,S,LOC,Z,h1+h2+h3 -0.001,h1+h2+h3 +0.001

*GET,N_A_TOP,AREA,,NUM,MIN

ASEL,ALL,ALL

SFA,N_A_TOP,1,PRES,P_a_top !!!!! задать реальную нагрузку ACEL,0,0,0 ! под собственным весом

/STATUS,SOLU SOLVE FINISH /POST1 !*

/VIEW, 1, 0.596807582994 , -0.626820504517 , 0.500915925079 /ANG, 1, -61.2047667762 /DIST,1,0.729,1 /UDOC,1,DATE,OFF PLNSOL, U,z, 0, 0.0 *SET,n91, node(L/2+3.05,L/2+3.05,0) *SET,n92, node(L/2+3.05,L/2+3.05,H) FLST,2,2,1 FITEM,2,n91 FITEM,2,n92 !*

PATH,pu1,2,30,20, PPATH,P51X,1 PATH,STAT !*

PDEF,UZ1 ,U,Z,AVG PCALC,ADD,UZZ 1,UZ1,UZ 1,1,-2, , PDEF,Sint1,S,INT,AVG PDEF,SY1,S,Y,AVG *SET,n93, node(L/2+3.05,L/2+1.55,0) *SET,n94, node(L/2+3.05,L/2+1.55,H) FLST,2,2,1 FITEM,2,n93 FITEM,2,n94 !*

PATH,pu2,2,30,20, PPATH,P51X,1 PATH,STAT !*

PDEF,UZ2 ,U,Z,AVG PCALC,ADD,Uzz2,UZ2,UZ2,1,-2, , PDEF,Sint2,S,INT,AVG

PDEF,SY2,S,Y,AVG

*SET,n95, node(LI2,LI2+3.05,0)

*SET,ü96, node(LI2,LI2+3.05,H)

FLST,2,2,1

FITEM,2,n95

FITEM,2,Ü96

I*

PATH,pu3,2,30,20,

PPATH,P51X,1

PATH,STAT

PDEF,UZ3 ,U,Z,AVG

PCALC,ADD,UZZ3,UZ3,UZ3,l,-2, ,

PDEF,Sint3,S,INT,AVG

PDEF,SY3,S,Y,AVG

*SET,n97, node(LI2,LI2+l.55,0)

*SET,n9S, node(L/2,LI2+l.55,H)

FLST,2,2,1

FITEM,2,n97

FITEM,2,n9S

I*

PATH,pu4,2,30,20, PPATH,P51X,1 PATH,STAT I*

PDEF,UZ4 ,U,Z,AVG I*

PCALC,ADD,Uzz4,UZ4,UZ4,l,-2, ,

PDEF,Sint4,S,INT,AVG

PDEF,SY4,S,Y,AVG

Приложение 2

Акты о внедрении результатов диссертационной работы