Сравнение модели и экспериментов

Точность полученной КЭ модели проверялась на натурных испытаниях опытных образцов. В данной работе приведены результаты сравнения КЭ модели с результатами 10 опытных образцов. Эксперименты пяти опытных образцов из работы [14] были рассмотрены в разделе 2.1, а остальные пять были позаимствованы из зарубежной литературы [52]. Отобранные образцы моделировали сопряжения промежуточной колонны с плитой перекрытия.

Основные параметры образцов, а также результаты сравнения несущей способности экспериментальных образцов и КЭ моделей приведены в таблице 2.2.

При анализе результатов исследований КЭ моделей, в качестве критерия разрушения опытных образцов на продавливание была принята максимальная суммарная реакция в опорах от продавливающей силы, приложенной к нижней грани колонны. Важным результатом численного решения является получение диаграммы деформирования и распределение напряжений в элементах на всем этапе нагружения. Диаграммы деформирования опытных и численных образцов показаны на рисунках 2.24 – 2.28. Из графиков видно, что несущая способность КЭ моделей близка к опытным величинам.

Рис. 2.24. Диаграмма деформирования. Образец S1D0

Рис. 2.25. Диаграмма деформирования. Образец S2D0

Рис. 2.26. Диаграмма деформирования. Образец S3DW1

Рис. 2.27. Диаграмма деформирования. Образец S4DW1P

Рис. 2.28. Диаграмма деформирования. Образец S5DW2

Из анализа полученных результатов видно, что схема образования и развитие трещин в КЭ моделях и опытных образцах сравнительно близки. Характерный вид образцов в момент трещинообразования показан на рисунке 2.29.

      

Рисунок 2.29. Характерный вид образцов в момент трещинообразования

Для КЭ модели и опытного образца S3DW1 построен график напряжений поперечных стержней в одном луче. В опытном образце преднапряжение поперечных стержней производилось под нагрузкой, равной 30% от разрушающей. В численной модели преднапряжение поперечных стержней было выполнено перед нагружением образца. Диаграмма напряжений приведена на рис. 2.30, из которого видно, что напряжения в стержнях начинают возрастать при нагрузках, равных 40…50% от разрушающей нагрузки и, что характер изменения напряжений в КЭ модели удовлетворительно совпадают с напряжениями поперечной арматуры в опытных образцах.

Рисунок 2.30. Напряжения в поперечной арматуре. Образец S3DW1

Результаты сравнения несущей способности экспериментальных образцов и КЭ моделей приведены в таблице 2.2. Анализы сопоставления результатов показывают хорошее совпадение экспериментальной разрушающей нагрузки с теоретической, полученной с помощью КЭ модели.

Из таблицы 2.2 видно, что разработанная расчётная численная модель показывает хорошую сходимость. Среднее значение отношений несущей способности для экспериментальных образцов и для КЭ модели составляет 0,99±0,02 при среднеквадратическом отклонении 0,09. В соответствии с диаграммами деформирования опытных образцов, можно заметить, что численные модели удовлетворительно описывают реальное поведение узлов сопряжения плит с колонной под нагрузкой.

 

Таблица 2.2.

Сравнение результатов расчёта и экспериментов

№ п/п	Марка образца	Rbm, МПа	Размеры колонны, мм	h 0, мм	Расположение поперечной арматуры	F^эксп, кН	F^расч, кН	F ^расч F^эксп	Схема разрушения
1	S1D0	21,3	200x200	110	-	234	279	1,19	Продавливание
2	S2D0	43,3	260x260	108	-	315	337	1,07	Продавливание
3	S3DW1	28,1	200x200	115	ортогонально	514	500	0,97	За контуром
4	S4DW1P	31,2	200x200	116	ортогонально	590	511	0,87	За контуром
5	S5DW2	43,3	260x260	108	ортогонально	500	522	1,04	За контуром
6	IDI	49,2	200x200	87	-	269	280	1,04	Продавливание
7	ID2	52,3	200x200	84	лучами	406	367	0,90	За контуром
8	ID3	59,6	200x200	90	лучами	331	328	0,99	В зоне поперечного армирования
9	ID4	59,7	200x200	90	лучами	381	359	0,94	В зоне поперечного армирования
10	ID5	59,8	200x200	94	лучами	366	341	0,93	В зоне поперечного армирования
					Среднее значение			0,99
					Стандартное отклонение			0,09
					Ошибка среднего значения			0,02
					Коэффициент вариации			9,1%