автореферат диссертации по строительству, 05.23.01, диссертация на тему:Исследование напряженно-деформированного состояния V-образных колонн одноэтажных зданий

На правах рукописи УДК 624.012.35

АБДУЛКАДЕР АХМЕД МОХАМЕД ОСМАН

ол

2 3

ИССЛЕДОВАНИЕ НАПРЯЖЕННО-ДЕФОРМИРОВАННОГО

СОСТОЯНИЯ У-ОБРАЗНЫХ КОЛОНН ОДНОЭТАЖНЫХ ЗДАНИЙ

Специальность 05.23.01 - строительные конструкции, здания и сооружения

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

ВЛАДИМИР 1997

Работа выполнена во Владимирском государственном университете.

Научный руководитель - кандидат технических наук,

доцент В.В. Михайлов. Официальные оппоненты - доктор технических наук,

A.c. жив:

кандидат технических наук, А.И. Коробов

Ведущая организация - Владимирский Промстройпроект

Защита состоится "16" декабря 1997 г, в 15.00 часов на заседании диссертационного совета К.063.65.03 по защите диссертаций на соискание ученой степени кандидата технических наук при Владимирском государственном университете адресу: 600026 Владимир, ул.Горького, д.87, корп. М, ауд. N524.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке университета.

Автореферат разослан " /" декабря 1997' года.

Ученый секретарь

диссертационного советз

кандидат технических

доцент

- 1 -

Общая характеристика работы

Актуальность-темы. Одноэтажные производственные здания и объекты культурно-бытового назначения в России и других странах занимают доминирующее положение в строительстве, так как площадь этих сооружений составляет 60% общей возводимой площади. В перспективе в силу изменения технологий, а также в целях снижения материалоемкости и стоимости будет уменьшаться доля одноэтажных зданий с мостовыми кранами. Поиском рациональных конструкций колонн занимались В.Н. Банков, Т.М. Пецольд, A.B. Токарев, Д.Р. Маилян и др. При этом конструкции колонн рассматривались обычно вне каркаса в целом.

В связи с вышеизложенным представляется актуальной предлагаемая новая конструктивная схема зданий производственного и культурно - бытового назначения {спортивные сооружения, выставочные залы, торговые центры и так далее), отличающаяся от типовой применением V-образных колонн, в виде замкнутой треугольной рамы с плитами "на пролет", которые непосредственно опираются на колонны. При такой форме колонн не требуются подстропильные конструкции, а V-образные колонны образуют вместе с плитами покрытия "на пролет" каркас одноэтажного здания, (а. с. №>1575605 "Каркас одноэтажного производственного здания" Абдул . Кадер, Михайлов В.В.).

Ширина V-образных колонн по верхнему элементу соответствует плитам 3x18, 3x24 м или больше пролетным плитам другой ширины.

Внутренний вид (интерьер) сооружений спортивного и другого непроизводственного назначения с V-образными колоннами, плитами "на пролет" хорошо сочетается с вертикальными стеновыми панелями, выигрывая в эстетическом отношении по сравнению с обычным решением.

В странах Ближнего Востока (Йемене, Египте, ОАЭ, Омане и других) в настоящее время расширяется строительство спортивных, выставочных залов, крытых рынков, торговых центров и других одноэтажных сооружений, поэтому новое конструктивное решение несомненно найдет свое применение.

Актуальность работы обусловлена увеличением перспектив строительства одноэтажных зданий с плитами "на пролет" различного назначения, их архитектурными и технико-экономическими преимуществами.

Целью диссертационной работы является исследование напряженно-деформированного состояния V-образных колонн одноэтажных зданий на основе экспериментальных исследований крупноразмерных железобетонных моделей и разработка практических рекомендаций по их расчету и конструированию.

Автор защищает:

- конструкцию V-образной колонны в каркасе здания с плитами "на пролет";

- результаты экспериментальных исследований характера работы V-образных колонн от упругой стадии до разрушения;

- особенности конструирования V-образных колонн;

- метод расчета нормальных сечений сжатых элементов с использованием аналитических представлений диаграмм "напряжение-деформация" бетона (при сжатии) и арматуры.

- 2 -

- оценку использованных методов расчета.

Научную новизну составляют :

- схема одноэтажных зданий с использованием плит "на пролет" при отсутствии подстропильных балок и V-образная форма колонн;

- экспериментальные данные, полученные при испытании V-об-разных колонн вплоть до разрушения;

- методика определения параметров напряженно-деформированного состояния сечений сжатых железобетонных элементов при кратковременном загружении. позволяющая определять предельные деформации бетона при сжатии с учетом эксцентриситета и использующая предложенное описание диаграммы "б-е" бетона.

Достоверность результатов обеспечивается методикой проведения исследования и сравнением полученных результатов с опытными данными испытаний сжатых элементов ряда авторов.

Практическая ценность работы:

- разработана колонна и схема одноэтажных зданий общественного и производственного назначения;

- предложены рекомендации по конструированию и расчету разработанной колонны;

- выявлена рациональная область применения V-образных колонн;

- экономия бетона и стали по сравнению с типовым решением составляет 5-6% и 8 - 12% соответственно, трудоемкость монтажа уменьшается до 20%, удорожание изготовления V-образных колонн учтено.

Апробация работы: основные положения диссертации доложены на международном симпозиуме "Расчет и оптимальное проектирование строительных конструкций" в мае 1996 года, проходившем во Владимирском государственном университете.

Внедрение результатов работы: министерством строительства Йемена планируется использование данного вида колонн для строительства крытых рынков.

Публикации: по теме диссертации опубликовано три статьи, имеется а.с. No 1575605, соавтор Михайлов В.В.

Объем работы: диссертационная работа состоит из введения, четырех глав, основных выводов, списка литературы из 124 наименований, 1 приложения. Работа содержит 152 страницы, в том числе 145 страниц машинописного текста, 49 рисунков и 16 таблиц.

Работа выполнена на кафедре "Строительные конструкции и архитектура" Владимирского государственного университета.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность работы и приведено ее краткое содержание.

В первой главе дан краткий обзор областей применения одноэтажных зданий без мостовых кранов. В производственной сфере - это сельскохозяйственные ' комплексы, складские помещения, сооружения для ремонта автомобильного и железнодорожного транспорта, а в непроизводственной сфере - это здания социально-культурно-бытового назначения (спортивные залы, тор-

говые павильоны, крытые рынки, летние театры и другие).

Далее в первой главе проанализированы особенности проектирования одноэтажных зданий в Российской Федерации и за рубежом и дан обзор конструктивных решений одноэтажных зданий в российской и зарубежной практике. В ряде стран, прежде всего в США, появилась и применяется конструктивная система одноэтажных зданий с так называемыми плитами "на пролет" которые опираются на подстропильные конструкции (балки, фермы), располагаемые вдоль здания, и выполняют несущие и ограждающие функции.

В России были созданы и получили применение крупноразмерные плиты "на пролет" ряда типов: сводчатые - ЮКС и КСО, типа П, а также пустотные коробчатого сечения.

При этом установлено следующее:

- использование плит "на пролет" экономически и технически целесообразно (учитывается также уменьшение объема на отопление или кондиционирование по сравнению с решением, использующим Фермы или балки);

- при разработке предложений по конструктивному решению зданий (или сооружений) из железобетона рациональна замена изгибаемых элементов сжатыми.

Далее предлагается новое конструктивное решение одноэтажного здания с использованием У-образных колонн (рис. 1 ) и плит "на пролет".

6000

Рис.1. Общий вид У-образной колонны и схема опирания плит

"на пролет"

Колонна представляет собой замкнутую треугольную раму, а большеразмерные плиты "на пролет" опираются непосредственно

на соседние колонны, при этом подстропильные конструкции исключаются. Таким образом, изгибаемые элементы заменяются сжатыми.

Для обоснования экономической целесообразности применения данного конструктивного решения приведена табл. 1 с технико-экономическими показателями на секцию 6x18 м одноэтажного здания.

Из приведенных данных следует, что вариант с У-образными колоннами более экономичен за счет исключения подстропильных балок.

Таблица 1

ТЭП на секцию 6x18 м одноэтажного здания

........... ■ 1 1......—---Iй 1 1 1 Расход | Расход I стали | бетона Тип конструкции 1 1 ........ — ....... Затраты труда, при

изготовлении монтаже

1 |кг/м2 1 1 I 1 % 1 см/м2| % 1 1 ■ чел-ч| % на м21 1 чел.-ч| % на м2 | 1

1 Типовое решение 1 7,8 С плитами "на про- 1 7,25 лет" и подстро- 1 пильными балками 1 1 По предложению ав- | 7,0 тора, с У-образны- | ми колоннами и | плитами "на пролет"| без подстропильных 1 балок I 1 ■ 1 1001 9,9 1100 1 1 92 | 9,3 ¡94 1 1 1 I 1 1 89 | 9,1 ¡92 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 > I 0,88 1100 1 0,86 |98 1 1 1 0.83 194 1 1 1 1 1 1 1 0,36 |100 1 0,33 |92 1 1 1 0.29 180 1 1 1 1 1 1

В этой же главе приведен приближенный статический расчет У-образной колонны как стержневой системы, элементы которой испытывают сжатие или растяжение при допущении шарнирного сопряжения в узлах.

Полученные результаты послужили основанием для подробного изучения» действительной работы и расчета такого вида колонн. На основании проведенного аналитического исследования литературных и патентных данных в заключительной части главы сформулированы цель, и задачи исследования.

Во второй главе диссертации дан обзор состояния вопроса по расчету сжатых элементов в Российской Федерации и других странах. Задача исследования сжатых элементов была поставлена профессором А.А.Гвоздевым, а в дальнейшем большие экспериментально-теоретические исследования сжатых элементов проведены М.С.Боришанским, Е.А.Талем. Е.А.Чистяковым. Р.X.Климовым, В.Ф.Захаровым, Т.А.Сапожниковым. Л.Л.Лемешем, К.Сиесс, К. Рюш и другими учеными. Следует подчеркнуть, что профессор Н.И.Безухов, анализируя возможности методов "упругого" и "пластического" расчетов, резюмировал, что "..от недостатков "упру-

Рис. 2. Схема усилий, эпюра деформаций (а) и напряжений (б) в сечении, нормальном к продольной оси сжатого элемента, для случая относительно малых эксцентриситетов (е0 < гя)

гого" и "пластического" расчетов бу^ет свободен тот метод, который в основании своих расчетов кладет закон деформирования материала, т.е. истинную диаграмму растяжения-сжатия..". К настоящему времени выдвинуто ряд предложений по построению диаграммы деформирования бетона и арматуры для расчета сечений. Это предложения Ю.П.Гуща, С.А.Мадатян, Н.И.Карпенко, В.В.Дегтерева, В.Н.Байкова, В.М.Митасова и других. В главе упомянуты наиболее известные предложения по аналитическому описанию полных диаграмм деформирования материалов и, в частности, бетона "бь -еь", сформулирован подход автора к построению диаграмм деформированного бетона и арматуры.

Расчет сжатых элементов в России регламентируется СНиП 2.03.01-84. Расчет прочности ведется на основе уравнения равновесия предельных усилий в сечении. В главе приводятся способы расчета сжатых элементов (по СНиП 2.03.01-84 и нормам Великобритании ).

Автором предлагается метод расчета прочности сечений сжатых элементов с использованием диаграмм "б - е", отражающих неупругие свойства бетона и арматуры. В качестве основных предпосылок приняты следующие:

1. Зависимость между деформациями и напряжениями для всех видов бетона, при обозначениях кь=1/бь, кь'=1/1{ь', к=1/еьЕь, принимается гиперболическая:

еь = 1/[Еь (кь + кь')],

бь = 1/(к + кь'), где Еа - модуль упругости бетона, 1?й'- параметр нелинейности при кратковременном нагружении.

В основу предлагаемого метода положено определение предельной сжимаемости бетона с учетом действующего эксцентриситета.

Предельная сжимаемость бетона при кратковременном загруже-нии определяется в предельном состоянии выражением (при ке = 1/1?т):

Ее = 1/[Еь(ке - кь')] (1)

где - предельное напряжение в бетоне (прочность), зависящее от относительной величины эксцентриситета,

йт = Кьт, (2)

т = 1 + 0,2/(1 + е0/М.

2. Продольные деформации бетона и арматуры сжатой и растянутой (или менее сжатой) зон являются линейной функцией координаты волокон - гипотеза плоских сечений для средних деформаций:

еь = (е3 + ее)(хЛ10). (3)

3. Предельное состояние нормального сечения по прочности наступает по достижению краевыми напряжениями в сжатой зоне сечения предела прочности бетона на сжатие, который принят переменным от Яй до 1,2НЬ в зависимости от величины эксцентриситета. При наличии растянутой зоны работа бетона этой зоны не учитывается.

Для случая малых эксцентриситетов равнодействующая напряжений в сжатой зоне бетона, при пределе интегрирования от (Хс-Ю до Хс , равна (рис. 3):

Рис. 3.

Схема усилии, эпюра деформаций (а) и напряжений (б) в сечении, нормальном к продольной оси сжатого элемента для случая относительно больших эксцентриситетов

Ий = ЙЬ'ЬШ - (1/ГО3) 1п(1 + ш3/(1-ш2})], (4)

где

Ш) = ее(Еь/1?ь'); т2 = [1 -йЛ10 (1 - е3/ее) ]; т3 = 1% - т2.

После интегрирования и преобразований расстояние от равнодействующей нормальных напряжений в сжатой зоне бетона до оси условных нулевых напряжений определяется при принятых обозначениях. выражением:

Х0 = [Хс/2(1-1/т11п(1+т1))]-1/ш1. (5)

Первое условие равновесия - сумма сил на продольную ось: N - Нь - Н5' - М3 = 0. (6)

Второе условие равновесия - сумма моментов всех сил относительно оси, проходящей через центр тяжести менее сжатой (или растянутой) арматуры, т.е. относительно точки приложения усилия Н3:

Ые3 - ИЬ2Ь - М3'{110 - а') = 0. (7)

Для случая относительно больших эксцентриситетов (рис. 3) равнодействующая нормальных напряжений сжатой зоны бетона (используя принятые обозначения):

Ыь = Ь-[1 - (1/Ш!) 111(1 + пц)]. (8)

£3 + £е

Расстояние от нейтральной оси (оси нулевых напряжений) до точки приложения равнодействующей нормальных напряжений:

Х0 = [Х0/2(1 - 1/ш11п(1 + п^))] - 1/%. (9)

Условия равновесия запишутся в виде:

N - Нь + N3 - Л3' = 0 (10)

или № - Мьгй - Л3' №0 - а') = 0. (11)

Решение систем уравнений (6), (7) и (10), (11) позволяет определить несущую способность N. если известны ее и £3; ее находится по соответствующим формулам (1), (2). Если известны N и е3, то определяются Ее и £3. В предельном состоянии, в первом приближении, напряжения в арматуре могут определяться согласно эпюре деформаций.

Из изложенного видно, что методика определения несущей способности в случае больших и малых эксцентриситетов принципиально аналогична.

В силу совместности деформаций, при деформациях бетона сжатой зоны более 1,1х10"3 - 2,1хЮ~3 и в растянутой зоне после образования трещин, работа арматуры невысоких классов (А-1, А-П, А-1Ш переходит в неупругую стадию. Для нахождения предельных усилий в арматуре необходимо определение ее деформаций.

Внутреннее усилие, воспринимаемое продольной арматурой, определяется по ее деформациям. Деформации в каждом 1-м стержне арматуры ез1 устанавливаются по краевым деформациям укорочения бетона ее исходя из гипотезы плоских сечений по следующим формулам:

- для полностью сжатого сечения из элементарных соотношений:

Е3/ее = (хс -й0)/хс, е3 = ее[(хс - Ь0)/хс]; (12)

- для неполностью сжатого сечения:

£3'/Ее = (хс - а')/хс, £3 * = ее [(хс - а')/хс]. (13) Напряжения в арматуре в области неупругой ее работы могут определяться, используя различные аналитические зависимости для

диаграмм деформирования стальной арматуры.

Для более полного учета свойств используемой арматуры, особенно для арматуры, не имеющей площадки текучести, необходимо иметь функциональную зависимость между напряжениями и соответствующими деформациями в ней. Последние, согласно принятым предпосылкам,определяются эпюрой деформаций бетона. Для арматуры, имеющей площадку текучести:

, £з ~ Ее 1

б3 = бе1 + (бу - бег>-:

еу ~ Ее1

где бе1 - предел упругости и соответствующая деформация ее1 (обычно бе1 = б0 02):

бу - предел текучести физический или условный б0 2.

80 -70 -60 -50 -40 -30 -20 -10 -0 I-

Рис. 4. Сопоставление опытных и теоретических значений несущей способности колонн. Использованы опытные данные Е.А.Чистякова, К.Э.Таля, каждая точка соответствует 3-5 образцам.

- - кривая теоретических значений прочности по методу автора при (1=1,5%;

---- то же при ¿1=0,35%;

• - опытные удельные значения прочности колонн при ¡1=2,82%:

V - то же при д=1,48-1,54%;

о - то же при д=0,704-0,724/£;

V - то же при д=0,32-0,39%; ¡1 - процент армирования.

Ч-1-1-1-1-1-1-1-1-1->

0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1 е0/Т|

Сравнение опытных еьоп и теоретических значений предельных деформаций. Сравнение показывает приемлемую сходимость, следовательно, предложенная формула (1), для определения ее, отражает действительную картину, но, конечно, с известным приближением.

В третьей главе изложена методика экспериментального исследования на железобетонных крупномасштабных моделях с целью проверки предлагаемого метода расчета, изучение действительной работы V-образной колонны и получения рекомендаций по проектированию. Рассматриваются конструкция модели, ее изготовление, характеристики использованных материалов, описание стенда и загрузочного устройства для испытания, расстановка приборов.

Количество моделей обосновывалось планированием эксперимента по латинским квадратам.

V-образная колонна представляет собой треугольную замкнутую раму с опорной нижней частью, предназначенной для заделки в фундамент. Испытывались модели двух типоразмеров.

Геометрический масштаб образцов 1/5. По внутреннему контуру модели имели вуты в углах, что объясняется технологическими требованиями. Конструкция модели и ее армирование (К4) приведены на рис. 5.

Опалубка моделей выполнялась деревянной, сборной.

Армирование моделей было принято по условиям моделирования и производилось пространственными каркасами. Продольная арматура наклонных ветвей (Kl, К2, КЗ) и верхней горизонтальной части модели К1 состояла из 4 стержней диаметром 8 мм AIII . В образцах К2, КЗ горизонтальный элемент армировался плоским каркасом из стержней диаметром 8 мм AIII. Для четвертой модели в качестве продольной арматуры использовалась арматура АШ 06 мм. Поперечная арматура выполнялась в виде замкнутых хомутов из проволоки диаметром 3 мм, поставленных с шагом 120 мм. В верхних углах каркасы были усилены арматурой класса диаметром 3 мм. Опорная часть всех моделей имела распределительную закладную пластину толщиной 6 мм (К1) и 12 мм (К2. КЗ, К4) с анкерами.

Модели выполнялись из тяжелого бетона с заполнителем в виде речного щебня, с крупностью зерен до 20 мм.

Для испытания моделей был сконструирован металлический стенд. Испытываемая модель внизу опиралась на неподвижную опору гидродомкрата, а сверху на распределительную балку посредством двух опор - подвижной и неподвижной.

Все колонны планировалось испытывать при центральном сжатии относительно плоскости колонны. Положение сжимающих сил при испытании моделей обеспечивали ножевые и катковые линейные шарниры.

Нагружение моделей производилось этапами с выдержками по 15 минут. Величина каждого этапа 31,1 кН, что составляло 1/10 --1/12 разрушающей нагрузки. Образцы испытывали до разрушения. Схема загружения модели приведена на рис. 5.

1-1

03 406АШ

2-2

03 206АГП

Шаг 12№

м 100

12'

3-3

12

156 180

12

12

Рис. 5. Размеры, армирование моделей \7-образных колонн (а) и схема их испытания (б)

Для сравнения с экспериментальными данными был произведен расчет колонны на ЭВМ с помощью программы OSE. LTD. FRAM SI., в основе которой лежит метод конечных элементов (рис. 6. табл.2). Полученная картина деформаций сходна с экспериментальной, что указывает на достоверность полученных данных.

Таблица 2.

Сравнение расчетных и продольных усилий

Продольное — По мкз ......1 По приближен-| Nm-M 1

усилие N„. КН ному методу |

N. кН | К |

В ветви 180,0 172,8 | 0.04 |

В ригеле i, ...... ,, 44,0 ________ . 48.0 | 1 -0,09 |

Четвертая глава посвящена анализу экспериментальных результатов, который включает исследование характера продольных деформаций бетона и арматуры. Анализируются особенности работы элементов в моделях У-образных колонн и производится сравнение опытной и теоретической несущих способностей.

Деформации бетона подсчитывались как средние по 2-3 показаниям тензорезисторов, а деформации арматуры по двум показаниям датчиков, за исключением отказа тензорезисторов.

Ветви колонн, судя по средним продольным деформациям бетона по граням, работали в условиях практически центрального сжатия до нагрузки, составляющей порядка 0,4 от разрушающей. Внутренний эксцентриситет составлял 0-0,25см (за исключением первого образца).

Четкой картины направления прогиба ветвей установить не удалось: зафиксированы прогибы ветвей наружу, внутрь и в одну сторону. Прогибы отдельных ветвей в плоскости колонны составили в среднем 0,3 см.

На основе полученных данных, теоретическая несущая способность ветвей определялась, как для элементов со случайным (по нормам) и опытным эксцентриситетом.

Ригели работали практически в условиях центрального растяжения.

Напряженное состояние верхних узлов (опорных) достаточно сложное. Бетон в этой зоне работал в условиях нагружения сжатие-растяжение.

Модель К1 разрушилась по опорному узлу из-за местного разрушения бетона под опорной пластиной. Увеличение толщины опорных пластин, изменение геометрии узла (увеличение вутов внутренних углов) и армирования изменило характер окончательного разрушения - модели К2, КЗ разрушились по сечению ветви. В образце К4, кроме увеличения вутов, была изменена в большую сторону высота вертикальной грани узла и усилено армирование. Окончательное разрушение произошло в нижней части колонны по сплошному сечению при более высокой нагрузке, одновременно начала откалываться лещадка в верхней части ветви, что говорит об исчерпании несущей способности.

Подводя некоторые итоги по результатам проведенных испытаний моделей колонн У-образного вида, необходимо отметить:

Эшора поперечных сил

0,355 14 -0,355 — Ч х

"1350 кН

Этора продольных сил

г|

щ.

Эпюра изгибающих моментов Ъ\

Этора деформаций

I 0,404

0,522

-0-40483\............./|| ) 404

а

50 кН

Рис. 6. Эпюры усилий в элементах модели колонны при разрушающей нагрузке, полученные, используя МКЭ

- 14 -

- наибольшие продольные деформации бетона соответствуют средним значениям,полученным исследователями;

- замкнутая (рамная) форма колонны не вызывает появления существенных эксцентриситетов продольной силы в ветвях колонны при центральном приложении нагрузки (градиент деформаций), опытный эксцентриситет по величине соответствует случайному и по значению лишь незначительно больше, чем из плоскости рамы;

- вышесказанное в опытах затушевывается обычным разбросом экспериментальных значений продольных деформаций бетона, что всегда имеет место и обуславливается самой неоднородностью бетона (его структурой);

- для полного использования несущей способности ветвей необходим плавный переход (вут) между ригелем и ветвями колонны, а также вертикальный участок до перехода к граням ветвей, высотой не менее ширины сечения ветви;

- проведенные испытания позволяют предложить рекомендации по конструированию колонн исследованного типа для обеспечения равнопрочности всех ее элементов.

Произведенное сравнение опытной и теоретической несущей способности моделей колонн, вычисленной по СНиП 2.03.01-84 и методу автора, в основе которого лежит предложенная диаграмма деформирования бетона и арматуры, дано в табл 3.

Таблица 3

Сравнение опытных и тоеретических значений прочности колонн

Г1.........." IНомер ¡моде-1 ли .........т--- Кь.1 Д. мПа| % 1 Г, I №\ кН | КН 1 №П-НТ ЦТ г...... I-------- 1 1 ■ " ---------- - .......1 №н, |№п-№н | Примечание | кН |-1 | 1 Мсн 1 1

1 К1 21,1|2, 02 I 324 1257,0 -0,122 322 1-0,110 | | 1 1 1

I К2 22,412,20 1 1 1 1 324 1311,0 1 1 1 -0,040 1 1 1 328 1-0,052 | Изменены армиро-| I ¡вание ригеля и | 1 1 толщина опорных| I |пластин |

I КЗ 18,312,20 1 1 1 I 315,51341,1 1 1 1 +0,017 1 1 1 313 1+0,026 |Изменены apмиpo^ I ¡вание и геомет-| 1 |рия верхних уз-| \ \ лов | 1 1 1

I К4 21.2|0,90 ........I 346 1355,1 ,. 1 ,, +0,0201344 1+0,032 | То же | III 1

Примечание:

№п - опытная несущая способность;

- теоретическая несущая способность по предложенному методу при опытном эксцентриситете по эпюрам деформаций;

№н - то же по СНиП 2.03.01-84 при опытном эксцентриситете по эпюрам деформаций.

- 15 -ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ

Результаты проведенного исследования позволяют сделать следующие основные выводы.

1. Применение 7-образных колонн для одноэтажных зданий различного назначения с плитами "на пролет" экономически целесообразно. Экономия составляет:

- по бетону до 6%;

- по стали до 12%;

- трудоемкость монтажа снижается на 20%.

2. Установлено, что при принятой схеме загружения ветви колонн работают в условиях внецентренного сжатия в плоскости колонны с весьма малыми относительными эксцентриситетами, значения которых находятся в пределах случайных значений, составляя 1/400-1/450 длины ветви.

3. Выявлено, что бетон верхних узлов колонны работает в условиях двухосного сжатия-растяжения. Наибольшее значение деформаций бетона (8-10)10"6. Ригели колонн испытывают растяжения, относительные деформации составили (15-30)10"5.

4. Определение усилий в элементах У-образных колонн (ветвях и ригеле) при центральном приложении нагрузки, может производиться приближенно, полагая шарниры в узлах (аналогично расчету ферм), или используя МКЭ, поскольку расхождение результатов по этим способам составляет 4-9%.

5. Сходимость опытных и теоретических значений перемещений ветвей в плоскости колонны по МКЭ удовлетворительная (в пределах 15%).

6. Предложенный метод расчета сечений сжатых элементов, использующий аналитическое представление диаграмм "б-е" бетона и арматуры, обеспечивает несколько лучшую сходимость с опытными данными ряда исследователей, чем расчет по СНиП 2.03.01-84. В зависимости от величины эксцентриситета среднее отклонение около 6%, при максимальном 12%, что свидетельствует о справедливости исходных расчетных предпосылок.

7. Сечения ветвей У-образных колонн могут рассчитываться по СНиП 2.03.01-84 и по предлагаемому методу, среднее расхождение с фактической прочностью составляет соответственно 6 и 3%.

8. До проведения специальных исследований прочности верхних узлов, их расчет может выполняться по п.3.39-3.41 СНиП 2.03.01-84.

Основное содержание диссертации опубликовано в работах:

1. А. с. N01575605 "Каркас одноэтажного и производственного здания" Михайлов В.В., Абдуль Кадер А.

2. Абдул Кадер А. Особеннности работы сжатых железобетонных элементов из высокопрочного бетона // Материалы международного симпозиума. Владимир 1996. С. 27.

3. Абдул Кадер А. Новый вид колонн одноэтажных зданий // Материалы международного симпозиума, 1996. С. 29.

4. Абдул Кадер. А. Михайлов В.В. Исследование У-образных колонн одноэтажных зданий // Ученые ВлГУ-строительству. Владимир, 1997(в печати).

Изд. лиц. № 020275 от 13.11.96. Подписано в печать 25.11.97. Формат 60x84/16. Бумага для множит, техники. Гарнитура Лексикон. Печать офсетная. Усл. печ. л. 0,93. Уч.-изд. л. 1,26. Тираж 100 экз.

Заказ

Владимирский государственный университет. Подразделение оперативной полиграфии Владимирского государственного университета. Адрес университета и подразделения оперативной полиграфии: . 600026, Владимир, ул. Горького, 87.