Врахування перерозподілу зусиль при дослідженні НДС сумісної роботи системи "основа-фундамент-будівля"
Розрахунок зусиль в статично визначених конструкціях, його базування на засадах, що конструктивні елементи ідеально пружні, їх жорсткості не залежать від величини і тривалості дії сили. Підвищення несучої спроможності системи завдяки перерозподілу зусиль.
| Рубрика | Строительство и архитектура |
| Вид | статья |
| Язык | украинский |
| Дата добавления | 23.12.2018 |
| Размер файла | 242,5 K |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Размещено на http://www.allbest.ru/
Врахування перерозподілу зусиль при дослідженні НДС сумісної роботи системи "основа-фундамент-будівля"
А.С. Моргун, д. т. н., проф.;
І.М. Меть, аспірант
Анотація
Проаналізовано вплив сумісної роботи системи "основа-фундамент-будівля" на перерозподіл внутрішніх зусиль у надземній частині
Ключові слова: напружено-деформований стан, числове моделювання, перерозподіл зусиль, осідання опор
Вступ
Традиційний розрахунок зусиль в статично визначених конструкціях базується на засадах, що конструктивні елементи ідеально пружні та їх жорсткості не залежать від величини і тривалості дії сили та що малість деформацій дозволяє рахувати незмінними геометричні величини, що входять в умови рівноваги.
В залізобетонних конструкціях спостерігаються крім пружніх також деформації непружні - текучості, повзучості, усадки, температурні, зміщення опор та інші.
В силу цих обставин НДС будівель як в умовах експлуатації, так і на межі несучої спроможності суттєво відрізняється від стану, визначеного із розрахунку цієї ж системи як пружної. При рості навантажень пропорційно одному параметру, НДС системи зростає в більшості випадків не пропорційно цьому параметру. Співвідношення між різними напруженнями та деформаціями змінюються в доволі широких межах. Непружні деформації призводять до перерозподілу зусиль, який нерідко здійснює значний вплив на несучу спроможність конструкцій, жорсткість та тріщиностійкість.
Перерозподіл зусиль веде до підвищення несучої спроможності системи, тому врахування цього розподілу може призвести до економії матеріалів. З іншої сторони, непружні деформації наземної та підземної частини будівель, утворення тріщин, ковзання частинок ґрунту, як правило, знижують жорсткість. Обумовлена цим явищем затримка росту зусиль в одних елементах за рахунок прискореного росту зусиль в інших, може мати наслідки як утворення так і запобігання утворенню тріщин чи їх розкриття. Таким чином врахування перерозподілу зусиль сприяє більш вірній оцінці експлуатаційних якостей системи і може вказувати на доцільність заходів, що покращують властивості елементів системи для підняття жорсткості та тріщиностійкості.
несуча спроможність перерозподіл зусилля
Аналітичне рішення проблеми взаємовпливу складових системи отримати доволі складно, так як потрібно враховувати багато факторів: жорсткісні характеристики споруди, міцнісні та деформативні характеристики ґрунтів активної зони, реологію ґрунтів, історію навантаження масиву ґрунту а також активні зони фундаментів існуючих поряд будівель.
Постановка задачі, визначальні співвідношення
Для розгляду задачі залучено механіку суцільних середовищ та числовий МСЕ.
Проведено розрахунки епюр M, Q, N, шести варіантів плоского залізобетонного каркасу будівель (рис.1) за класичними методом переміщень та порівняно з результатами їх розрахунку за ПК "Ліра" на: а) власну вагу, б) одночасну дію власної ваги та вимушених осідань опор. Жорсткість залізобетонних стійок квадратного перерізу (30 см Ч 30 см) EI = = 2025 т•м2, жорсткість ригеля прямокутного перерізу (30 см Ч 37,8) EI = 4050 т•м2.
Рис.1 - Варіанти розглянутих розрахункових схем каркасів та характерні перетини
На рис.1 в схемах I і II розглядалась поведінка одноповерхової однопролітної рами в різних умовах закріплення лівої стійки (жорстке, шарнірне) при її вимушеному осіданні. В схемах III і IV досліджувались одноповерхові двопролітні рами з різним видом закріплення крайніх стійок та при вимушеному осіданні середньої опори. В схемах V та VI аналізувався перерозподіл зусиль при вимушеному осіданні лівої опори від 2 до 8 см з кроком 2 см.
Результати розрахунків епюр згинальних моментів М (кН•м), поперечних сил Q (кН), поздовжених сил N (кН) зведено в таблиці, аналогічній табл.1 даних розрахунків для першої схеми (рис.1, І). В таблиці в чисельнику наведено значення епюр М, Q, N з урахуванням вимушеного осідання опор, в знаменнику - величини епюр М, Q, N без врахування вимушеного осідання опор. Таким чином, результат такого відношення характеризував картину зміни відповідного зусилля (М, Q, N) для кожного характерного перетину, відтворюючи картину перерозподілу зусиль в більшу чи меншу сторону. Таке відношення слугує своєрідною частинною похідною (градієнтом) функції зміни епюри М, Q або N по відношенню до розрахунку рамного каркасу без врахування роботи підземної частини будівлі. Саме цей градієнт (співвідношення) дає загальну характеристику поведінки досліджувальної функції (зміни М, Q, N) в околі конкретного характерного перетину. Його направлення показує напрям найшвидшого зростання чи зменшення функції (М, Q, N).
Результати досліджень зміни внутрішніх зусиль для схем подано на рис.2, 3,4. Згинальний момент в жорстко закріпленій осідаючій колоні (І схема) зростає в 3,82 рази, в крайній колоні та ригелі в 1,27 раз та перерозподіл N - зменшення до 0,73 від початкового значення в осідаючій колоні та відповідно на 27% N збільшується в кутовій стійці.
Таблиця 1. Дані розрахунків М, Q, N для першої схеми
|
1 |
19,9 5,29 = 3,88 |
-3,893 - 3,854 = 1,01 |
-12,464 - 17,161 = 0,73 |
|
|
2 |
4,403 - 10,287 = - 0,43 |
-3,893 - 3,854 = 1,01 |
-12,464 - 17,161 = 0,73 |
|
|
3 |
4,403 - 10,287 = - 0,43 |
12,459 17,161 = 0,73 |
-3,924 - 3,854 = 1,02 |
|
|
4 |
8 15,465 =0,52 |
-4,707 0 = 0 |
-3,924 - 3,854 = 1,02 |
|
|
5 |
-25,134 - 10,287 = 2,44 |
-21,873 17,161 = 1,27 |
-3,924 - 3,854 = 1,02 |
|
|
6 |
-25,134 - 10,287 = 2,44 |
3,891 3,854 = 1,01 |
-21,868 - 17,161 = 1,28 |
|
|
7 |
-9,951 5,129 = - 1,87 |
3,891 3,854 = 1,01 |
-21,868 - 17,161 = 1,28 |
Рис.2 - Градієнти зміни внутрішніх зусиль (М, Q, N): а, б, в - для варіанту схеми І; г, д, є - для варіанту схеми ІІ
Рисунок 3 - Градієнти зміни внутрішніх зусиль (М, Q, N): а, б, в - для варіанту схеми V; г, д, є - для варіанту схеми VI
Рисунок 4 - Градієнти зміни внутрішнього зусилля (М, Q, N): а, б, в - для варіанту схеми ІІІ; г, д, є - для варіанту схеми IV.
Осідання шарнірно опертої колони (схема ІІ, рис.2 г, д, є) збільшує згинальний момент в 9,96 раз, Q в ригелі - в 9,91 раз. Картина перерозподілу N практично ідентична схемі І - зменшення N в осідаючій лівій колоні на 22% і таке ж збільшення N в крайній протилежній.
Осідання середньої колони на 1 см (схеми ІІІ, IV, рис.4) приводять до різкого збільшення в 10,1 раз М в крайніх колонах як при жорсткому так і при шарнірному їх опиранні. Спостерігається в 10,18 раз збільшення Q крайніх колонах та в 12,75 - 10,12 раз зростання Q в ригелях при обох видах закріплень. Зростає N в крайніх стійках ? в 3 рази та в ригелі в 10,18 раз.
На рис.3 а, б, в (схема V) наведено динаміку перерозподілу зусиль при осіданні лівої опори від Д = 2 см до Д = 8 см. Спостерігається різке збільшення згинальних моментів в стійках першого поверху при Д = 2 см - в 5-7 раз, при Д = 8 см - в 26-23 рази. Величина осідання лівої опори від 2 см до 8 см на згинальні моменти другого поверху впливає слабо (лише в 1,53 рази). Осідання лівої опори збільшує поперечну силу в ригелях (? в 2 рази) та зменшуючи поздовжену силу N в лівій стійці, яка осідає до 0,43 від початкової величини (при Д = 2 см) до 0,86 (Д = 8 см). N в протилежній колоні збільшується від 1,14 при Д = 2 см до 1,57 при Д = 8 см.
В схемі 6 результати числового розрахунку фіксують різке збільшення згинального моменту М в непросідаючій, жорстко закріпленій колоні та поперечної сили Q в ригелях як 1-го так і 2-го поверхів, поздовжена сила N в просідаючих колонах як першого так і другого поверху зменшується до 46% і на стільки ж збільшується в непросідаючій колоні.
Висновки
1. Перерозподіл зусиль поздовжньої сили N практично не залежить від виду закріплення колон (жорстке чи шарнірне) та сприяє зменшенню N в осідаючих колонах, перекидаючи зусилля N на крайні, не осідаючі колони, на таку ж величину, на скільки вони зменшуються в осідаючих колонах.
2. Найбільший перерозподіл згинального моменту М в двохповерховому каркасі виникає в колонах та ригелі першого поверху, мало впливаючи на елементи другого поверху.
3. Проектування споруд з урахуванням перерозподілу зусиль є актуальним для сьогодення, оскільки дозволяє найбільш ефективно використовувати матеріали, що доцільно при їх всезростаючій кошторисній вартості.
Список літератури
1. Бартоломей Леонид Адольфович. Прогноз осадок сооружений с учетом совместной работы основания, фундамента и надземных конструкций / Л.А. Бартоломей; Перм. гос. техн. ун-т. - Пермь: Б. и., 1999. - 148 с.: ил. - ISBN 5881512103: 40.
2. Городецкий А.С. Информационные технологии расчёта и проектирования строительных конструкций / Городецкий А.С., Шмуклер В.С., Бондарев А. В.; учебное пособие. - Харьков: НТУ ХПИ, 2003. - 889 с. - ISBN 966-664-084-8.
3. Моргун А.С. Аналіз впливу пружнопластичних деформацій ґрунтів основи на перерозподіл зусиль у багатоповерхових будівлях / А.С. Моргун, І.М. Меть // Збірник наукових праць ІнБТЕГП Сучасні технології, матеріали і конструкції в будівництві. - 2009. - № 6. - С.27 - 32.
Размещено на Allbest.ru
...Подобные документы
Методика розрахунку двошарнірної арки із постійними жорсткостями. Кінематичний аналіз і визначення кількості невідомих методу сил. Вибір основної системи методу сил, запис канонічного рівняння. Побудова і перевірка епюр внутрішніх зусиль для заданої арки.
курсовая работа [400,2 K], добавлен 04.04.2010Кінематичний аналіз заданої системи, визначення кількості невідомих методу сил при розрахунку рами. Визначення коефіцієнтів, вільних членів канонічних рівнянь методу сил, їх перевірка. Побудова епюр внутрішніх зусиль, їх кінематична і статична перевірка.
курсовая работа [1,5 M], добавлен 08.04.2010Кінематичний аналіз заданої системи та визначення кількості невідомих методу переміщень. Визначення елементів матриці коефіцієнтів і вектора вільних членів канонічних рівнянь методу переміщень. Побудова епюр внутрішніх зусиль та деформованої схеми рами.
контрольная работа [1,3 M], добавлен 15.04.2010Розрахунок залізобетонної будови. Визначення внутрішніх зусиль. Розрахунок балки на міцність за згинальним моментом. Характеристики перетину в середині прольоту. Утрати сил попереднього напруження. Розрахунок балки на міцність за поперечною силою.
курсовая работа [155,7 K], добавлен 03.12.2011Збір навантажень та порядок і формули розрахунку зусиль на плиту перекриття, розрахунок моментів, що на неї діють. Визначення площі арматури при армуванні дискретними сітками, особливості армування рулонними сітками. Розрахунок міцності похилих перерізів.
контрольная работа [478,0 K], добавлен 26.11.2012Визначення основних розмірів конструкцій: лоток, прольоти другорядних балок і виліт консолей, поперечні перерізи основних несучих елементів. Розрахунок і конструювання лотока. Визначення навантажень, зусиль у перерізах, міцності конструкційних елементів.
курсовая работа [659,2 K], добавлен 09.10.2009Компонування конструктивної схеми збірного перекриття. Розрахунок багатопустотної плити перекриття по граничним станам І та ІІ групи. Визначення зусиль в ригелі поперечної рами. Розрахунок міцності ригеля по перерізам нормальним до повздовжньої вісі.
курсовая работа [506,2 K], добавлен 18.12.2010Вибір основних геометричних характеристик для побудови залізобетонного моста. Визначення внутрішніх зусиль, розрахунок балки на міцність за згинальним моментом та за поперечною силою. Перевірка прийнятого армування та втрати сил попереднього напруження.
курсовая работа [224,1 K], добавлен 18.09.2011Об’ємно-планувальне та конструктивне рішення будівлі. Розрахунок рами: визначення навантажень, результати статичного рами на ЕОМ. Вибір комбінацій зусиль для лівої колони рами. Розрахунок та конструювання колони. Розрахунок та конструювання ферми.
курсовая работа [193,2 K], добавлен 21.11.2008Проектування балкової клітки; визначення товщини настилу. Конструювання головної балки: визначення навантажень зусиль отриманої сталі і підбір перерізу. Розрахунок і конструювання оголовка і бази колони: підбір перерізу елементів за граничною гнучкістю.
курсовая работа [1,1 M], добавлен 14.02.2013Визначення постійного навантаження від металевої ферми та елементів прогонової будови. Розрахунок зусиль в елементах металевої ферми від постійного та тимчасового навантаження. Обчислення прикріплення стержнів до вузла головної ферми за допомогою болтів.
курсовая работа [83,4 K], добавлен 09.01.2014Оцінка інженерно-геологічних умов будівельного майданчика. Проектування фундаменту неглибокого залягання, розрахунок осідання. Попередній вибір типорозміру палі та визначення її несучої спроможності. Перевірка напружень під підошвою умовного фундаменту.
курсовая работа [2,2 M], добавлен 10.11.2013Розрахунок та конструювання залізобетонних елементів збірного балочного перекриття цивільної будівлі з неповним каркасом. Збір навантаження на будівельні елементи та стрічковий фундамент, а також розрахунок плити перекриття за нормальним перерізом.
контрольная работа [689,2 K], добавлен 27.06.2013Загальні відомості про будівлю, її призначення. Теплотехнічний розрахунок, техніко-економічні показники. Об'ємно-планувальні та конструктивні рішення: фундаменти і балки, колони, покриття, стіни та їх кріплення. Інженерне обладнання та вентиляція будівлі.
контрольная работа [929,4 K], добавлен 14.12.2011Фізико-механічні характеристики ґрунтів. Визначення навантажень на фундамент мілкого закладення. Розрахунок кількості паль і їх несучої здатності. Визначення осідання пальового фундаменту. Організація робіт при забиванні паль і спорудженні ростверку.
курсовая работа [219,0 K], добавлен 18.01.2014Санітарно-гігієнічне призначення вентиляції, технологічні вимоги. Системи вентиляції та кондиціювання повітря, їх класифікація. Повітрообміни в приміщенні. Системи вентиляції житлових та громадських споруд. Конструктивні елементи вентиляційних систем.
курсовая работа [2,1 M], добавлен 21.09.2009Проектування та підбір огороджуючих конструкцій будівлі, розрахунок тепловтрат в приміщеннях, визначення теплової потужності системи опалення. Обґрунтування надходжень шкідливостей у основні приміщення будівлі, аеродинамічний розрахунок повітрообмінів.
дипломная работа [206,5 K], добавлен 12.05.2012Теплотехнічний розрахунок системи опалення житлового будинку. Теплофізичні характеристики будівельних матеріалів для зовнішніх огороджуючих конструкцій, визначення теплових втрат. Конструювання системи опалення; гідравлічний розрахунок трубопроводів.
курсовая работа [382,3 K], добавлен 12.03.2014Опалення: теплотехнічний розрахунок конструкцій будівлі, покриття та перекриття над неопалюваним підвалом, розрахунок вікон будівлі, вхідних дверей до будинку. Визначення втрат теплоти приміщеннями, опис прийнятої системи опалення та вентиляції.
курсовая работа [122,2 K], добавлен 25.03.2013Системи опалення та їх типи. Теплозабезпечення у закладах ресторанного і готельного господарства. Види труб, які використовуються для з’єднання всіх елементів систем опалення. Розрахунок втрат тепла. Системи енергозбереження при опаленні будівель.
контрольная работа [26,5 K], добавлен 25.06.2014
