автореферат диссертации по строительству, 05.23.01, диссертация на тему:Напряженно-деформированное состояние железобетонных монолитных многоволновых оболочек с контурными элементами в виде сборных безраскосных ферм

/

всЕРоссиаский 3 А О Ч й Ы ü ИНСТИТУТ ИНЖЕНЕРОВ ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОГО ТРАНСПОРТА.

На правая руходноз

шат $ísd

напряшшо-даоншроашше состояние шезоеетокшх монолитных шгагожшшд: оеоинек с ксйтурньзяи ашш-и в вд сгакт безраскоскшс <serj

05.23.01 - стрвательныо яокструт^зд, здания и сооружения

á 3 Т Û A T

двесэртацаи ка сотягажга учоыой огзпзнз кандидата технзчесса ая

Е4 0 С К В А - 1992

Работа выполнена во Владимирском политехническом институте Государственного комитета РСХР по делам науки и бысшег школы.

Научны? руководитель - доктор технических наук,

Официальные оппоненты - доктор технических нгук,

Защита состоится "28 г. ь]5 час.

на заседании специализированного Совета К 114.09.01 по защите диссертаций на соискание ученой степени кандидата технических наук при Всероссийском заочном инсптте инженеров келезкодорожноро транспорта (ВЗйИТ) по специальности 05.23.01 - "Строителыше конструкции, здания и сооружения" по адресу: Иосква, ул. Часовая, дом 22/2 в.ау-

С дыссерггвгдаеЯ монко ознакомиться в библиотеке института.

профессор В.С.Бартенев

профессор Г.К.Хайдуков кандидат технических наук, доцент ЛД).Кузьмин

Ведущая организация - Ш1»прССТ02ПР0ЕКГ

дяторгта

Автореферат разослан

4 „

г.

Ученый секретарь специализированного Совета, кандидат технических наук, доиент

- I -

Обтзя характеристика работы

Актуальность работы. Снижение материалоемкости, экономное расходование материала (металла, цемента и др.), снижение стоимости строительства здани»; и соорунешш - таковы заседав задачи, поставленные перед капитальным строительством Основные направлениями экономического в социального развития САР. Ьгим задачам отвечает применение железобетонных пространственных иокрыти& зданий различного назначения.

Пространственные конструкция в виде железобетонных многовол-иовых оболочек с различными видами -сонтурних элементов являются одними из самых перспективных типов конструкт;;! покрытии. Они выполняются, в основном, е сборном или в монолитном варианте. Однако изгябная несущая способность я армирование ребер сборных элементов покрытия определяются, кал правило, по монтажным л транспортным, а не по эксплуатационным воздействиям как в монолитном подобных покрытиях, 1 этом заключается основное преимущество монолитных конструкций.

Л то т время возведение пространственных покрытий оболочек вз иошшгаагоо яадеэобетона имеет свои недостатки, это связано преете всего с трудностями опалубочных работ я с праднадряжеяяем арматуры ввжнах поясов животных влеменгоа. Поэтому целесообразно • осуществлять гажва деды покрытия сборно-швадятшши Контурные элементы преддагевгея приготовить 'заранее на площадка или в металлических формах для мшовкх конструкций,.

Среда многочисленных возмогших видов контурных элементов без-расзсосные фарш занимают особое негто* особенно когда речь идет о массовом строительстве, где необходима-использовать ле.1|>ерывшюв пространство как технический этак. Такие фермы широко применяются в йдт, а именно в строительстве промшлеяянх и сельскохозяйственных адаялА.

а литературе нэ амевтея достаточных данных об1 исследовании шогеволвовьа оболочек с контурными безраскосяша фермата, лозго-ау -задача изучить работу таких конструкций является актуальной.

Ьелуо работа является разработка предложений по многовояно-выа.выпуклым оболочкам с контурными безраскосными фермами.

Оеиовякэ задачи доследования:

I. Разработка методики проведения экспериментальных исследовании на моделях й получение экспериментальных результатов;

2. РагръДОГКЕ !ЗЛГОр;*ГЬВ расчет«'. ¡оелазоЗехоянах ККОГОВОЛНОБЫХ пойрвк:. оЛо^очах с; коьгур;.и»;?. йгз^ехосьика ¿с-дадов;

3. ЛкгоматйзкроЕанЕб расчета х выявление родиоь^льншс г:одье-

!302;

4. Исследована <5 шкяаая шаснсавя жесткоегк конгурнкх ггецен-гое ей НДС в таких ободочках;

5. Дровааеааг всгыазй; о$двгьво1: беараскоской фэрг^и ¿а деь-сгЕ^б Еерьх^льаих сосредоючеьааг дсгруаок.

- рег-гулвгапа вкоаергмеягалышх исследоааазЗ. Езлбеобетовкшс нзаояиздыг шэговояяовах ободочек паяоаигаашйй двояаой кривизна со сбс^кана ковгурныки бозрагагосшюв фермаащ;

-результаты взааггашзй огдельао! безрас;;осло1; фермы на действие сосредогаченавг Еартвк&аъных нагрузок;

- программа для расчета таких конструкций с применением ЛЭ2Л;

- результата чх. слеявого авали за с выявленае рациональных подь-

омсв.

ад-увд-ую новизн? посгф^Ё5^:

- рвзуаьгатц експ$рше-2?8-1Шк ясснадованаЯ двухаодяовьд ке-леЕойаюняых кекозшхинх оболочек со 'ссоргшмв г>оягуракш еяемеага-*.з ь гаде йв51«са:ааашх ферм при дсЗсгаяя вергдвазгвой равномерно ^ас2>'Здааенно£ £ здкосторовнай вагрузках;

- врохргдаз дзл .расчета такет. оогдочах с аршеиеввём ПЭШ;

- гвяааесае .рацЕояагшвс водоемов гаках гадов докрытая.

Лрзятачзекз,«: значимость тебопг, Драмалеаавя «оходика расчета

л кегодвка екслбриментальных всследовгвий взучаеках гокрагай возводяот праввдько оценить ш. лшряЕеяно-дефорьшровгвное состояние ¿1 способствует обоснованной? в "рацаояальаоку проектированию- ггаг слагай пакрягвя.

Разработанные программы для ПЗВ'Л могут бить Ешосргдствэнш яспользоващ) пра проектирования такях конструкций.

Апвпбаийя тзаботв. Результаты диссергоцвошюй работа даложени нп научных конферендяях .Владимирского псштехнячзсхого лнемтуга в 1283 в 1282 гг,, ва 'региональной научно-технической ков^ерзацив в г.Взедаааре в 1388 г., на координационномсовеааввз.б г.Донецке в 1890 г., на второй Бсэсовэ.но£ шкояе-сомяяаре в 1220 г. (г. Суздаль - г. Вкцдешр).

.ШАяго^адии. По вахерведаи дессергавдоаней работ оцубликова-

îo два печатные работа.

Объем работы. Диссертация состоит из введения, шести глаз, зсновлых выводов и предложений, списка используемо!- литературы, зклмчавдего 7? наименовании, приложений. Работа содержи loi сгра-«щн, в юм числе 84 страницы машинописного текста, 73 рисунка и 7 таблиц. Работа выполнена на кафедре строительных конструкций я архитектуры Владимирского политехнического внстргуга.

Содержание работы

Ьо введения обосновано актуальность работы, сформулированы дель к задача исследований и приведено краткое оодернание работы.

а петаоГ. главе диссертации рассматривается конструкция хеле-joOeroHKax оболочек многоволнового типа в советском а зарубежной строительства. Дается обзор работ по расчету оболочек с учетом »датливости контурных элементов, обзор экспериментальных иссле-¡ованаь тазах конструкций.

Первые покрытая а вздв оболочек яошшзгальноа гауссовой кри-зизны выполнялись в монолитном железобетоне в ЗО-х годах в некото-зых странах Европа, йачаная о 40-х годов такие конструкция лолучи-ш применение я в Советском Союзе. Вводу сложности формы монолит-ше оболочки положительной крагязнн првшнялясь, как правадо, при шдиввдуальноа строительства а пра реконструкции существующих зда-(яй.

Примевение оболочек на Ближнем Востоке, в частности в Сирия, шчалось дрдггарет 50-60 лег тому назад. Однако конструкция этих Золочен производились из «еталла а з основном осуществляли как Iсковные элементы храшиютиид зерна пли нефти. Тем яе менее, (болочкл в виде купола существовали еще раньше в покрытиях ма-[вгей и соборов. Ободочки двойкой кривизн» начали применяться 'олько 15 лвт назад з ограниченном количестве. Необходимо отыэ-•игь, что при покрытая здания несколькими оболочками в большинст-а случаев обеспечивается раздельная работа каддой ячейки» конгу-аша элемента выполнялась в ваде арок. Сборные пространственные инструкции э гиде оболочек появились несколько позде, ах развитие "зсяо гзязвяо с решением проблемы монгааа. Большая трудоемкость кзлгажных работ постоянно была узким местом, препятствующем их щрокому внедрении. Пройлема снижения трудоемкости монтала реал:-:зсь в двух направлениях, а именно: в направления разработки новых методов монтажа а в направлении разработки новых технологических

а конструктивных решений оболочки.

¿> направлении улучшения конструктивных решений сделан г. второй ваздый шаг - последние конструкции покрытий стали проектироваться веразрезными в едко:.: иг в двух направлениях, что позволяло смежные оболочки опирать на одну общую дка~раг,.;у. Лиа^рагш стали применяться в вде арок, фер,л раскосных и безраскосных, кри них брусьев и балок дал маленьких размеров.

11 оозданяи а развитии теории расчета железобетонных оболочек бслыаой вклад внесли ученые В.Б.Власов, К.Д.Абовскяк, Ь.Л.Еайков, А.Ь.Ъайнберг, Ь. С.'ьасяльков, Ь.С.Еаргенев, Л.ОМаращ, А.Л.Гольденвейзер, В.З.Дикович, А. А. Кулагин, Ь.Г.кромер, ¡¡.А.Лукаш, ¡¡.¿.¡.! лейховехгй, Б.К.;.'шха8лов, Б.Ь.Новожилов, 1>.Ь.11авллайнен, А.А.Назаров, Б.Г.Рекаш, А.Р.Вканяцыя, Г.Т.Хачатурян, Л.■¡.Хлебной, ¡..¿.Чинеиков, Л,.1.Парме, Е. К. Наперла:!, и.Хелал л др.

Расчету несуаэй способности этих оболочек г.'еюдо..; предельного равновесия посвящены работы ¿.¡Л.Овечкяна, А.Р.Раашщдна, Г.л.Хакдукова, .4. ¿'.Хлебного, 1.ы.^е;.ива, ¡и.Б.Чяненкова, Я.А.Коробова, В. Ъ.Шугаева а др.

¿кспершенгальнимн исследованиями натурных и моделей пространственных покрытий поевлцены работы Ь'.В.Чиленкова, В.С.Бартенева, Ь.С.Василькова, Л.А.Коробога, Ы. Б. Краковского и др. В этих р богах неоднократно йшю подгверадено, что податливость контурных элементов существенно влияет «а НДС в приводит к перерасяредвзеш внутренних усилия.

Исследованием, посвященным учету податливости контурных адамантов при расчете обсяочек, является работа К. Е.¡.1иле£ковского а Б.С.Бартенева. Б ней дня решения контактно!! задачи при учете деформаций контурных элементов в вяде криволинейного бруса много-волновлх в одном направлении оболочек использован метод сил. При учете податливости контурных элементов Б.С.Васильков и В.Г.Власов использовали вариационный метод перемецвнай.

Б практическом методе расчегаа пространственных покрытий с учетом податливости контурных элементов В.С.Бартенева используется смещенный метод строительной механики. Достоинства«*! этого метода является сравнительная простота, универсальность, возможность выполнения расчета с учетом податливости до моментной й пелукомвнтаой теорияч как вручную, так с нш:ользлБаш;ем 2Ш,

Ьо ктсъоЬ глаяа И2ЛСК8Я8 метода-экспериментальных исследо-ваня;: ¿¡одел?. ¡:росг;-.2]!с1 званого яокуыгик, олясанв конструкция мо~

дачя, лаян фязико-механическив свойства применяемых ¡материален, описана так'ке методика испытаний огдельвок безраскоснол

дслыл -экспериментального исследования являлось изучение кг-п,;я".ен1ю-дб40р:.и:роБ5Нкого состояния железобетонных монолггнкх многоеслновых оболочек со сборнкап контурными безрзскосниж ¿ор-кат.

¡•'.одель для испытаний изготовлена сборг.о-монолитнок: покрытие выполнено в виде двухволново!; гладкой оболочки из монолитного железобетона, контурные элементы пзтогавливааись заранее в виде сборных безраскосккх ферм. ¡¿одель имела следующие размеры: длине е продольном направлении (каэдая волна) 2700 ж, в поперечном -2000 !.■,:.•, подъем и радиус кривизны в продольном направлении 280 ил и 3325 мм, в поперечном - 240 и 2203 мм. Толщина плиты 9-10 мл, к контуру увеличивалась до 25 ш. Толщина контурных элементов 40 мм, высоте опорной час-и 120 мм, сечения поясов 40 х 55 мм, стоек 40 х 40 мм (рис. I).

Жесткое сопряжение сборных контурных ферм с плитами оболочек обеспечивалось выпуском и связыванием с сеткой оболочки часть из поперечной арматуры верхних поясов на длину 250 мм, предусматривалось таете установление на верхней грани верхних поясов *ерм шпонки 40 я 50 х 10 т.

Фермы модель оболочки изготавливались из мелкозернистого бетона состава Ц/П = 1,2/9 при В/Ц = 0,43, активность цемента равнялась 400.

Прочность бетона на время испытания составила 360 кг/см^, начальный модуль упругости при напряжениях в призме (6 равен 280 ООО кг/смг.

Для испытания модели был запроектирован и выполнен силовой металлический стенд. Модель опиралась на стенд через два катка, одну неподвижную опору из уголка, три ¡тара, которые позволяли ей свободно перемешаться по воем направлениям в горизонтальной плоскости.

При испытаниях модели создавалось пять бвдоб ззгрукения (табл. I). Багруженве модели производилось двумя заранее тарированными гидравлическими 25-тонннмя домкратами.

При проведении исследования яа модели было установлено 9 прогвбомеров АИСТОВА ПАО-6 с ценой деления 0,01 мм, 6 тензоиетров, 50 индикаторов с цеяо|! деления 0,01 мм я 296 тензодатчиков с базой

- е -

50 им наклеивались клеем Х92Т на поверхность бетоне.

доказателен осупоствдягсась 3 комплектами шестика нал ьяых электронных язмерихеле£ ле^оргиивЕ АШ1-4М.

Длк пзученпя характера работи хелезоб^тенних безраокоснах и.ер?" пол влиянием сосредоточенны?: узлових вертикальных нагрузок (монтажных нагрузок) £ сравнение их о работой .ферм совместно с пространственными покрытиями biita изготовлена для испытания дополнительная ферет из тех ье материалов, что г для ферм, изготовленных для модаш оболозда» Дял ввдь'таявя терма бнл изготоачен еяло-юЕ мегадлячееня£ стенд. Модель опиралась ев стенл через

одну неподвижную опору я един каток, поэволяяиий свободное пере-меиенке модели ъ одном яалрашенши

Тпегья глава посвящено вьеяг.зу работы модели оболочек в унругоЕ стадпв. Б главе рассматривается распределение ,г.е<;ормвш1Г, ï. перемещений г вддапи при действия равномерно-распределенной нагрузки по ьс&Р поверхности Ç = 400 кг/см^ и равномерно-расп-редпленной нз части поверхносгв вагруэкк р =300 кг/см". Рассматривается такта анализ работы безраскосноЯ ¿.ергш при действии вертикальных узловых соерсдогоченнах нагрузок Р = ÏS5 кг.

Прз пспыгамЕ г.;одол£ производились измерения проггбов ляитк оброчки, верхних иксов <?ерм, дэкарейяе продольных и поперечных деформаций волокон верхних в никнет граней плиты, продольных деформэцйЯ коятуркнх элементов, Осноеяымя сечениями, где изучалось распределение вселяй s проггбов, яздяаисъ средние сечения продольного ( X = 0,5 а) л поперечного { У = 0,5 в) направлений ободочки в сеченяя вдоль контурных Ферм й в угловых зонах.

Результаты испытаний модели яв равномерно распределенной кагрузке показали, что во всех сечениях, где производились измерения деформация, действовали наряду с нормальными силами лзгиба-юиие коменгв, главным'образом это было заметке при измерении деформация по среднему поперечному сеченяк. Е ртом сечение в центральной части оболочки все сечение йало скаго, у контурных ферм верхней грани били растянуть', а нвянеЁ грани - статк. При этом гакевмольвое значение нормальных сел tg достигается в центре оболочки и уменьшается при приближении к краям. Г крайних диафрагм Tg была меньше в 2,4 раза, чем у средних диафрагм, а изгибавшие моменты М* меяьпе б 0,3 раза (рис. 2.3).

В угловых зоЯ8х возикам изгибагааде момента и кормалькне

¡или. Напряжения в этих зонах достигли максимального значения |арпендикулярно сечении поп 45° к контуру и на расстоянии 27 см ir угла 7 кг/см^. У средних диафрагм в угловнх зонах растягивайте напряжения б ял и болыпе, чем у крайних на 7-10?. Вдоль сечения яблюдалпсъ с^низшие напряченк* за исключением в углах у крайних карата, сечения бкли растянуты в пределах до 10 ом от угла. В ечеявях j диафрагм большого пролета действовали сияв растяжения, окскмзльное значение наблшадосъ з середине пролета у крайних иа?>ратм и в четверти пролета у средней.

Чтг касается прогибов, замеренных в среднем поперечном сече-ия (рис. 4). Результат« показывают, что прогиб средней фермы олыпе, чем крайней, и это логично, потому что на среднюю ферму ила перелается от двух оболочек, на крайнюю только с одной обо-рчт'.я. Тем к? «"е.чсе ргэняца по величине прогибов средней и крайней ерн чезнячгтпльная. Причиной этого ^о^эг быть действие на сред-ю *орг-у силн растяжения болягч?, чек на крайние.

При испытании моданя на рантамерго распределенную односторон-!оп нягрузку в роте сечений действовал;! усилия большие, чем при агрукенки модели равпмеряо распределенной по всей поверхности эгругю' той же интенсивности.

Испытание отдельной фермы под действием вертикальных нагру-зк показало» что характер распредаленяя усилий в верхнем поясе змяого отличается от характера'работы совместно с пространствен-зм пожрвтяем. Для примера э табл. 2 приводятся значение усилий в зчениях: в четверти и в середине пролета фермы. Как видно из 5бл. 2, верхний пояс фермы в случае приложения вертикальных на-зузок был сжатия полностыэ, в нижний пояс был растянутым. Однако другст; случае верхний а нтший пояса подвергались усилиям растя-тяп. Причиной изменения характера распределения усилий было на-гага горизонтальных нагрузок, происходящих в основном от слвигвп-ix усилий S , возникающих: на линии контакта оболочки с фермой.

Под действием вертикальных сосредоточенных узловых нагрузок зр-ia прогибалась знячятачьно быстрее я больше, чем в случае сов-scthoí! работы £ерш с пространвтвенным покрытием (рис. 5). Как кдно из рисунка, в середине пролета фермы прогиб был в 3,5 раза зльше, чем при совместной работе фермы с оболочкой. Причиной гого послужило отсутствие предварительного напряжения нижнего тса фер"!'?. Одняко, при наличии горизонтальных нагрузок на верх-

Рйс, I. Общий вид модели пространственного покрытия.

схеш затижеиия

ШИШШ1Ш11ШШ1

ШШШЖТ

Ш1ШШ11

ниш

дтщ

М1Ш11Ш1

вв". наг-. руакя гг/*г

шиипнп

11111111111

1)11111111111

>11111111111

«зо

300

300

300

¡00

Еайдкца I. Схеш загружетш »одели покрытия.

Рис. 2. коменты Ыг /кг.см/. (-опыт,---расчет с учетом

податливости контурных ферм, расчет без учета

податливости контурных форм } .

Рлс.5. Нормальные сипы Т2 /хг/м//-опит - -

с учетом податливости Ьнтурних ¿епм ^ -----расчет без учета податлиэосм)? рМ>

л

\

« \ » \

Рзс.5. 1Ъогпбы фермы км:

4 Ч/

пра работа с оболочкой:

--- при работе отдельно.

ней поясе прогиб ^екги плавно увеличивается от спор к центру пролога. Не супа я способность вря ее работе совмрсгно о оболочкой намного увеличилась. Об 5?ом свваегояьструе? значение рг.згу|,:о-нагрузки, которая пря яелытаяяя фермы в цело« состарила 2272 ст. 3 переводе на кг/м^ (ия срйпнпп нагрузка перодартся от 3,4 м^) получается 670 кг/?!2, что мэввйе в 3 раза, чем при яспыта-ЯВИ мпцаяи оболочки.

Таблица 2

у СИЛУ, я -—- 11 -I вервзяй пояс нижний пояс •

Х=0,25 ' 1=0,5 Х=0,25 Х=0,Б

Ф^/Ф2

и -98/+3? +7Э/+37 +226/-132

а -336/168 -95,2/156 4302,4/420 +95,2/504

- отгельная - <*ерка при работе с оболочкой

В чегвергоР главе рассматривается способ расчета адяезобе-гонн>.'х мнотоволчоэнх обадочек с коягуршш яяемеягамг в виде без росхосяу? учет подзглчвостл этих с.ерг;, порядок расчета с применением ПЭЕ.З, способ выявления рациональных подъемов, начата сгея такче влияние изменокня чйсткостя хоягурних адеивятоя кя %'С г гякюс оболочках.

Не основе методики расчета пространственных покригпС оболочек, разработанной В.С.Бяртеневш, конструкция'покрытия рзссмаг-рйшется как тонкостенная глсдхая оболочка, совместно работающая с прймыквиишв к неГ. элементами - сосегними оболочками.

Б этом методе расчете усилия в перемещения в любой точке пространственного покрытия с относительными координатами ^ ,£ определяются по формуле: . ,г«с Л, _ ,80а

где слагаете с индексом (доп) учитывают податливость контурных элементов по четырем края« оболочки; Й1 - член разложения нагрузки в продольном направлении оболочки;^«Уи ,\*ГЛ - слагаемые с индексом (ос) являются основными значениями искомого усилия или перемещения в произвольной точке средней поверхности оболочки, опредвлятейся расчетом шарниряо опертой по контуру оболочки.

Значения дополнительных усилий и перемещений от податливости контурннх элементов каждого края покрытг.я для любого члена разложения нагрузки в продольном напраЕдении определяются -по ?юрчуле:

Дополнительные значения усилий и перемещений от элементарных состояний опредшгяптеялю формуле:

« 5» Б Ъ,

Краевые неизвестные огсредаляюгся состзачением я решением систем «з четырех уравнений, в составе которых входят я коэффициенты, учлтрвагсшие полятлитосгь контурных и прямыкаотих конструкций.

Для учета податливости контурных элементов при расчете необходимо' определять их кратные перемещения /» , /г . 5 , , V.

Безраскосная ферма, вмещая жесткие углы, является элементом рамной конструкции, многократно статически неопределимой. Ее перемещения долчш: о проваляться по обшей "ормуле перемещений плоской стерчневоЕ свг-темы с учета; деформаций изгиба, сжатия (растяжения), сдвига и кручения. „ ,

^ - уфь- гр&^ИФ л *

На с^норрн''г принятой метопикл расчета с использование--,! ПсВ! спстяргл'' программ " 5НАММ " на ДЗК-З в программу " " Я£ " 2Х ЙРЕСТНиМ Сбе программ составили на

ляя-:е &ШС. .

Разработанное наш» программы для расчет в »елезобетсякых оболочек с контурными безраскоснымл фермами позволяют производить расчеты этих конструкции достаточно быстро с достаточной точностью и дают возмо-кяость проводить численные эксперименты для изучения характера вчвяяля изменений различных параметров на . как изменения У*//* , изменения жесткости контурных элементов и т.д.

Дня выявления рациональных подъемов был проведен пример расчета трехЕолнового покрытия из оболочек двоякой кривизны размером 18x24 м с контурными злемеягрми в виде безраскосных ферм. Толшина оболочки принята равно£ 50 мм, сечения элементов фермы были: ширина 24 см, высота сечений верхних, низших поясов в сто -ек - 40, 40, 25 см.

Стрелы подъем были приняты так, чтобы эоблвдалось условие +/г в 420 см, соответственно рекомендаций "Руководство по проектировании пространственных конструкций покрытя" я перекрытия. НШСШ Госстроя СССР. М., 1979".

Расчет бич проведен с изменениемст 0,4 до 6.

Результаты анализа показывают, что наиболее рациональные подъемы в таких оболочках, это I, что позволяет реко-

мендовать такие условдя при проектлровавия подобных конструкций.

Па ряс. С отражаются максимальные значения Мд, Тр Д при разных соотноиеяяях

— 12 —

Необходимо здесь отмотать, что руководство рекомендует дршять ¿4 = I /10, 4г = £/Ю, что соответствует для нашего примера ////г = 1,333.

Б пятой главе- приведен!1 реэ;у;ьтагк расчета двухволновоЕ модели с контурными бвзраскосними дермами на действие: равномерно распределенной нагрузки по всей поверхности С- = 400 кг/м^ (Су.вк.: I, табл. I); равномерно распределенной на одной волне односторонней нагрузки (схемы 2,3); разномерно ^определенной нагрузи! на половине волн, г.рлиыкзгагх к крайним контурным фермам {схема 4) и равномерно распределенной нагрузки на половине ваян, примыкающих к средне?" ^ерт (схе/.а 5). При расчете модели по есэм схемам ангенсввность равномерно распределенной односторонне! нагрузки равнялась ^ = 300 кг/ы^,

Прг равйО«гп'«р гясяречеяеккоГ нсгруэче ъ направпенпв меньшего пролета в' средне»* поперечно«' сечении опытные эначекгя изгиба-к\т моментов ¡.10 (рис. 2) по характеру соответствуют расчетным,

■Л»

но количественно они больше, чем расчетное у крайних нерм, и меньше, чем у средней примерно на 20

Нормальные силы (Т^) з »том сечении показываются но рис. 3. ;л':г*о заметить, что при расчете модели с учетом податливости зяа-чч'няя &тях сад хорошо совпадает а опытными данными по характеру в близки к нам по значения. Опытные значения больше, чем расчетные прлмзрко на 10-20!?.

На рис. 4 изображены эпюры прогибов э среднем поперечном сеченяи. По характеру ь расчете я б опыте хорошо совладеет, во опытные значения значительно превышает расчетные. На рисунке видно также, что при расчете о учетом податливости контурных Ферм прогибы бьии больше, чем без уета податливости.

При загрукеняи модели равномерно распределенной на одной волне нагрузкой £ = 300 по среднему поперечному сечению усилия в направлении меньшего пролета О1^, Т^), полученные опытом, "холятся по характеру с усилиями, полученными при расчете с учетом податливости контурных ферм. Однакб, значения этих усилий несколько различается у контурных ферм. Например, усилия _(Т2) у средней фермы "по расчету пслУч£пвсь с отрицательным знаком (сжатие), а опыт показывает силы растяжения.

Прогиби в этом сечении имели иной характер по сравненаю со случаем загрукеям всей модели. Значения прогибов у крайней

Рис* б*. Вяиянко изменения Л/Л на вапряшшо-дефориировзняов состояние »оболочке.

мн загруаеяия волна «г по расчету в при яспнтанви <3няя болите, чем у средней. Однако» расчетное зяачвяшг прогибов бшпг больше, чем опнттее. В незагруженной волне прогибы пря расчете я при яиштаяя» ймяя разные зяеки, в частности в крайней половине волны.

В случае загручеяяя головня воля, прямнкаянях к крайним диафрагмам по среднему поперечному сечению, значение язгибащях моментов (М-р, полученное огагом, хорошо сходятся с расчетннмя значениями.Т крайних кояутряых элементов расчетные значения мо-ментоя бчл.1 больше, чем опытные, яа 15?. У средней дяаУ.ратач кяр-

Г - 14 -

гяна изменяется: опытные значения превниаюг расчетные. Что касается нормальных /Ил в этом сечении, опыт показал, что у средней диафрагмы имеют место силы растяжения, а это я^ подтверждается расчетом. Б общем, характер распределения (Т2) в этом сечении, полученный расчетом и опытом, хорошо совпадает.

Характер прогибов, происходящих в этом сечении при расчете сходится с опытным. В загруженных частях значения прогибов при расчете были меньше, чем опытные, в в незагруженных - наоборот.

Яри загрухении половин волн, примыкающих к средней ферме, распределение усилий и перемещений в поперечном и продольном сечениях при расчете совпадает с опытом по характеру и немного отличается по значениям. Здесь нуяно отметить, что имеется значительно хорошее сходство по характеру при загручения всей модели ¡г при зьгру>:еяяи половин волн, примыкающих к средней фер.\:э.

Рос тая глава посвящена работе модели в предельной стадли.

Медаль оболочки не бета доведена до полного разрушения, однако получена общая картина трепан пропорциональна увеличением равномерно распределенной нагрузки по всей поверхности оболочки.

Первые трешаны появились в нижней поясе средней фермы на И-ы этапе загру.еяия яри нагрузке 500 кг/м2 в местах действия максимальных изгибавших моментов (в местах сопряжения стоек с поясами ферм}. В этих местах кроме азгибаяиих моментов действова-. ли нормальные растягивающие усилия.

С ростом нагрузки трещины образовывались и в верхнем поясе средней фермы» где действуют положительные изгибавшие моменты я расгягиващве усилия. В то же время образовались грешны в нижних поясах крайних ферм большого пролета. При дальнейшем увеличении нагрузки трещины пересекали сечение верхнего пояса средней фермы и вышли в плиту оболочки. Выход трещин в плиту был на 14-м этапе при нагрузке 650 кг/м^. После выхода треияи в плиту оболочки при нагрузке 700 кг/м2 в ней в местах действия максимальных отрицательных моментов образовались треданы, идущие вдоль $вр&ш.

После появления трещин в местах действия максимальных отрицательных моментов положительные изгибавшие моменты, максимальные значения которых на расстоянии 20-30 см от средней ферт, . резко увеличивались, что способствовало появлению трешин внизу плиты, идущих вдоль средней фермы. При дальнейшем увеличении нагрузки число образованных треаин в нитяих я верхних поясах ферм

в в плите оболочки увеличивалось, образовались вовне трелиhv hf поясах контурчнх ферм меньшего пролога.

При нагрузке 850 кгДг в угловнх зонах у срепней у-ерму рзчя-обрпзовь'вагься первое грелянч, ядуадр нполь сечрнн.я пол ут.ппг 15° к контуру. После образования гретая 5 крайних г. срс^не." г в плите в местах действия положительных изгябаппих моняятоя прогибы в поперечном сечения значительно увеличивались, особенно ia средней ферме я в рядом расположенных сечениях. При нагрузке [100 кг/мг трйшяин в поясах <<орм раскрылись, особенно в нгккр'." тоясе средней где раскрытие грешан достигало 0,7 м.:. Лал^-

¡ойте-з увачичение нагрузи способствовало увеличению раскрытия фвпн» и появчеявв новых. При нагрузке 1400 кг/м^ все пркборч снята п зегрученяе пподолталосъ боз отчетов до IB50 кг/м^ [пол&я впгруэкя на оболочку яги это;: сосгавалэ 1Г-03 кг/::").

Основнне выводя

7, Для »»ссовото строительства проттяеяячх рд^нл". цачесо-■бтезно применят* гборяо-мояолвгяые гачезойетокнле кногоголновче ¡Галочки полотательво" Гауссовой кривизны. D этих покрытиях обо-очки внполнкггея из допелигнего железобетона с использованием прентэрноП переносной сборко-газборяой опалубхя, Контурнна лчмектг предлагается приготовить заранее на гаотадке или р егалдическях формах для глпових конструкций.

Наиболее приемлема« типом коятургая элементов для таких болочеЯ является безраскосная ферма с кагом строек 3 м, позвелк«-ая решать рациональные вопроси планировки меж1>вр.*еяных ата^в," г. среяачв нагрузок от подаевнх перекрыт;:который Еесьмз веобхо-км для многих типгв промипленннх зданий.

2, Експоркменгальяче исследования модели Позволили изучить ^определение усилий и перемезеяий по различал»! сечениям оболочки знявить влияние яерозрезностя оболочек, податливости коятурнкх тементов на распределение усяяяа. Как вняснялосъ, эти факторы ¡гдественно влияют нз распределение усвлиЯ и перемекений в сбо-те, в, следовательно, додпшн учитываться при проектировании галогячннх конструкций.

лврактер я волячвна уевдяй па половине оболочки, примик&юге? средней диафрагме, иные, чем со стороны крайней диа^рап.ш. 7 >еляе<! диаЯрагкн имачи место значительные отрицательнее моменты

к нормальные усилия ь направлении меньшего пролета, У крайних диафрагм эти усилия были меньше. Различались также значения усилий в угловых зонах. Стороны средней диафрагмы были болыте ка 10-20$!, чем со сгоронн крайней диафрагмы.

Опыте показали, что особенно суцесгзеяно податливость диафрагм влияла яа распределение усилий я перэмепениЯ на половине оболочки со стороны средней диафрагмы. Со стороны крайяеЯ ля;;':-рагмн на половине оболочки влияние податливости диафрагм было меньше и ограничивалось цриконутрно£ зоной.

3. Сопоставление результатов расчета модели по коментно? теории методом, учитывающим действительную жесткость контуриих элементов, с опытными данными, показало, что расчет многоволновых систем оболочек по этому методу на действие равномерно распределенной нагрузки позволяет определять с достаточно."-' точкег.ч'з усилия и перемещения в оболочке. При этом имело место существенное отличие усилий взаимодействия оболочек, что явпялссь следствием неполного учета жесткости оболочки в расчете (в расчете учитывается -'естхость в средней части оболочки), е это годгвврчпается различием расчетных и опытных прогибов диафрагм.

Незначитачьные расхождения по значению усилий и перемещений, сходство характеров этих усилий и перемещений при расчете модели на одностороннюю нагрузку методом В. С.Еартенева по сравнению с опытными данными позволяют рекомендовать этот метод дав расчета подобных конструкций яа односторонней нагрузку.

4. Руководство по проектированию у.елезобетовшх пространственных нокрутиК рекомендует" при проектировании мкоговолновых систем оболочек выполнить средние диафрагмы с кесткостяии в два раза больше крайних. При этом в расчете рч учитываются утолщенные при-конгурные зоны.

Полученные вами результаты испытаний модели оболочек я в частности результаты прогибов, происходящих в среднем поперечном сечении, показывают, что с учетом утолщенных прихонтурных зон достаточно выполнять средни© диафрагмы с местностями в 1,3 раза белька крайних.

5. В пространственных похрытвях оболочек вагрузки передаются с оболочки на контурные элементы в виде вертикальных в основном от поперечных сия В ) горизонтальных (в основном ог сдвэтею-пшх усилий 3 ) нагрузок. Полученные результаты отдельно? йериа

и их сравнение с результатами испытаний модели пространственного покрытия показывают, что действие на ферму горизонтальных нагрузок помимо вертикальных ведет к изменения характера распределения усилий в ?ермэ, к уменьшении прогибов 'Тер;.™ и в целом к увеличении несутей способности фермы. Поэтому при возведении покрытия оболочек ойорио-монолитян* необходимо учитывать отсутствие действия па форму горизонтальных сил во время монтажа.

6. Для рассмотренных я диссертации решений разработаны про-гпаммн расчета пространственных покрытий и реализаций их на ПЗШ "ДКС-З" л " гх 5РЕСТЯиМ ».

7. Руководство по проектированию пространственных покрытий рекомендует при проектировании пологих отдельно стояиих и мкого-золноянх оболоче; с различными видами контурннх элементов соблюди гь условия 4 й/10; Ь /ТО. О;.-^-,- 1-ь-гГ; н^-" чпсленни? анали~ работы ийогп>оляоих полпггх оболочек с контур— ними элементами в виге безряскосннх ^ер:.' при различных соотношениях V?" тСД пояголпл выявить рзпдонадьные подъеш и показал, что самое рациональное соотношение подъемов прк Л = I.

8. Выполненные теоретические и эксперкиентальные исследования "гюзобогоякь'х: кноговолновых монолитных оболочек положительной кривизны со сборники контурными элемантш'Л в виде безраскосных £ерм позволяют рекомендовать такие конструкции для внедрения в строительство большепролетных зданий различного назначения.

Основное содержание диссертации опубликовано в работах:

1. Е'аннат идо, Карим Дяамил, Бартенев В.С. Элективные железобетонные тонкостенные пространственные сборно-монолитные большепролетные покрытия. - В кн.: Региональная научно-техническая конференция по интенсификация строительстве (28 ноября - 2 декабря 1963 г.): Тез. дохл. - Владимир, 1985, - С. 4.

2. Еаняат Идо. Численный анализ работы многоволновых оболочек двоякой кривизны с контурными элементами в виде безраскос-якх <*ерм. - В кн.1 Вторая Всесоюзная пкдла-семянар по актуаль-гкм проблемам оптимизации конструкций (Суздаль - Владимир, 20-23 февраля 1990 р.): Тез, докл. - с. 57 - 58.