Согласно отечественных норм проектирования железобетонных конструкций расчет плоских элементов стен, а также балок-стенок выполняют, рассматривая отдельные выделенные элементы, при этом возникает неопределенность в оценке несущей способности элемента в целом, кроме того, отсутствуют указания по выбору отдельных элементов, требующих проверки прочности, остается неясно что делать в случае нарушения прочности одного или нескольких элементов конструкции. Значительные трудности при проектировании вызывает расчет массивных конструкций по типу свайных ростверков, загруженных сосредоточенной силой от колонны, а также распределительных плит в нижних этажах зданий из монолитного железобетона.
Применение метода объемных конечных элементов, требует применения тяжелых вычислительных комплексов и затрудняет реальное проектирование.
Решить данные проблемы позволяет применение упрощенных инженерных моделей силового сопротивления железобетона, одной из которых является ферменная модель.
Модель представляет собой условную стержневую плоскую или пространственную ферму, вписанную тело плоского или объемного элемента, сжатыми элементами которой (распорками) являются бетонные сжатые подкосы и пояса, а растянутыми (тяжами) – растянутая арматура элемента, расположенная в наклонных элементах условной решетки и растянутом поясе. Расчет заключается в выборе очертания решетки условной фермы, с разделением в ней сжатых и растянутых элементов, а также расчет узлов фермы.
Данная модель широко известна и частично включена в СП 63.13330.2018 при расчете элементов консолей колонн, но для ее применения для широкого класса конструкций, таких как стены, ростверки, переходные плиты требует установления геометрических параметров условных элементов решетки фермы и прочностных характеристик бетона для сжатых элементов, а также узлов решетки, которые в настоящее время в РФ не изучены.
Выполнение работы направлено на разработку инженерной методики расчета железобетонных конструкций с применением ферменной модели. Достижение поставленной цели способствует внедрению в практику строительного проектирования Российской Федерации упрощенной модели, позволяющей с достаточной для практики точностью проектировать сложные конструкции.
Результаты НИР предполагается использовать при разработке и совершенствовании нормативных технических документов, в частности СП 430.1325800.2018 «Монолитные конструктивные системы. Правила проектирования»