автореферат диссертации по строительству, 05.23.01, диссертация на тему:Расчет и совершенствоване конструкций трехслойных панелей с дискретными внутренними связями с учетом местного армирования



.О ^

Комитет по высшему и среднему специальному образованию САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКйП ГОСУДАРСТШШШИ АРХИТЕКТУРИО-СТРОИТЕЛЬНЖ! УНИВЕРСИТЕТ

Нь правах рукописи

АММУНВХ ШАХ • •

УДИ 539.3.624.073.72

РАСЧЕТ II СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ КОНСТРУКЦИЙ ТРЁХСЛОЙНЫХ . ПАНЕЛЕЙ С-ДИСКРЕТНЫМИ ВНУТРЕННИМИ СВЯЗЯМИ ОТЧЕТОМ МЕСТНОГО АРМИРОВАНИЯ

Специальность 05.23.01 - Строительные конструкции, здания . '. и сооружения

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой отэпани кандидата технических наук

Санкт-Пэторбург - 199^"

Работа выполнена в Санкт-Петербургском Государственно^ архита^турио-строитзльном университета.

Научный руководитель - доктор технических наук»

профессор Михайлов Б.К. Научний консультант - кандидат технических наук,

доцент Кипиани Т.О.-Официальные оппоненты -доктор технических наук,

профессор Шоршнев Г.Н. - доктор технических наук, профвдсор Пищик Г.

Ведущая организация - СПоЗНШШ

ЗР

Защита состоится с&храЛИ 1993" г. в ¿5._

на зарадании диссертационного совета К 063,31,01 в Санкт^ Петербургском архитектурно-строительном университета по адресу: 198005, г.Санкт-Петербург, 2-я Красноармейская ул., в ауд, 519Д С диссертацией иолсно ознакомиться в фундаментальной библиотека университета.

Автореферат разослан 19Я2" г,

Учений секретарь диссертационного совета, кандидат технических наук, доцэь

В.И.Мороэов

'3 . ■ °

0Б1ЦА:1 ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТА

Трехслойные сборные панели позволяют возводить здания и сооружения в короткие сроки в труднодоступных и сейсмических районах благодаря малому вэсу, простота и легкости монтажа, возможности сочетать и несущие и ограждающие функции. При этом сбор-(шй элейэнт в виде трехслойной панели может быть использован и в качестве покрытия, и перекрытия, и стенового ограждения.

В соответствии с назначением,сборному трехслойному элементу придаются различные особенности'и дополнения. Н таковым можно отнести дискретные межслоэвые связи, различные способы крепления по контуру, частичные и сквозные разрезы, отверстия для окон й дверей и т.д. Эти конструктивные особенности могут существенно влиять на несущую способность, устойчивость как отдель-

I ■

ной панели, так и всего сооружения*

Подкр9Ппяа,диа элементы, как и ослабления, сильно влияют на распредзление напряжений я деформаций й создают оложную картину напряженно-деформированного состояния, как локального, так -и ' . общего;.Изменяя жесткости подкрепляющих элементов И их рас пол о-женио-, можно в значительной степени регулировать поле напряжения, достигая равновэрного и, следовательно, болре благоприятного их распрэдзлания для обеспечения необходимой несущей способности.

Это, в свою очередь, создает возможность регулирования напряженно-деформированного состояния в результате изменения, варьирования жэсткостных характеристик отдельных подкрепляющих .элементов, Такое регулирование, связанное о оптимальным проектированием конструкций, может быть достигнуто при условии развития эффективных и, в первую очередь, аналитических методов расчета, допускающих быструю их реализацию относительно простыми вычислительными -средствами типа персональных компьютеров.

Широко распространенные в настоящее время численные и численно-аналитические методы расчета приводят, как правило, к приближенной, весьма сглаженной картине напряженно-деформированного состояния без возможности последовать локальные напряжения вблизи различных сосредоточенных воздействий»

Иные возможности дает применение аналитического метода, основанного на использовании специальных разрывных функций, так как при этом за счет выделения особенностей удается построить решения в рядах, одинаково быстро сходящихся как вблизи сингулярных точек, так и вблизи континуума,

Благодаря этому удается получить простые расчетные формулы для оценки влияния сосредоточенных связей и воздействий на распределение усилий и моментов при различных видах внешней нагрузки с учетом различных вариантов локального армирования.

Это и доказывает актуальность темы диссертации,'посвященной разработке метода расчета и на его основе совершенствования кон-* струкций трехслойных панелей с внутренними точечными анкерными связями, ' 1

Научная новизна представленной диссертации состоит в том, что на основа теории трехслойных плит с легким заполнителем и с применением апрарата обобщенных функций разработана методика определения локальных напряжений вблизи точечных, анкерных связей, учитывающая при этой влияние локального армирования. Реализация программы расчета на -основе этой методики позволяет разработать практические рекомендации по совершенствованию конструктивных решений сборных трехслойных панелей для массового строительства в климатических и сейсмических условиях арабских стран.

Практическая ценность состоит в том, что на основании болыяогс числа вариантов расчета с различным расположением точечных овя-

5 ■ ' .' зей и местной арматуры могут бить предложены практические рекомендации и предложения различных вариантов более совершенных и, следовательно, более экономичных конструкций трехслойных плит и различннх систем из них для массового строительства в труднодоступных и сономичоских районах. Зто приводит но только к экономичности конструкций, но и к повышению их надежности и долговечности.

состоят в том,

что впервые на основа примененного аналитического метода- о использованием разрывных функций решены задачи о напряженно-деформированном состоянии трехслойных панелей с дискретными, ребристыми и анкерными связями, учитывается дискретное расположение ребер. Вся трехслойная панель рассматривается как единая система о разрывными параметрами в виде ребер. ¿'1спользуемая методика конкретизирована для различных вариантов граничных условий, для учета мастной концентрации напряжений зслэдствии влияния точечных связей и арматуры, для учета любых видов'внешней нагрузки. .

Полученные рзиения Ьоэволили составить простые алгоритмы расчета, удобные для практической реализации с_ помощью настольных

зви.' ■•

Выполнены экспериментальные исследования, подтвердившие достоверность полученных теоретических результатов.

Ап£обация_£абогы;. По теме диссертации опубликованы 2 научные . статьи. Отдельные фрагменты работы в процессе ее выполнения докладывались на 52-й научной конференции профессоров, преподавателей, научных работников и аспирантов Санкт-Петербургского государственного архитектурно-строительного университета в 199'» г., нл научнпх семинарах кафедры конструкций из дерева и пластмасс.

Объём работы. Диссертация, содержит 127 страниц машинеписноге Твкота, 21 рисунпев, I таблицу, 139 н'аиманеваний использованной литературы. Автвр приносит иокрвннув благодарность доценту В.Д.Пвпвву за квноультации и ценный совет при проведении вкопври-. ментальных иоследвваний..

КРАТШ СОДЗРлШЩ РАБОТУ ■ •

Во введении обосновывается актуальность темы диссертации; научная новизна, практическая ценность, излагается краткая характеристика ее содержания.

В первой главе даетоя аналитический обзор публикаций, посвященные методам расчета многослойных пластин и оболочек. Дана ■ характеристика и оценка конструкций, составленных из, многослойных плит о различными подкреплениями, Приводится обзор результатов аналогичных исследований и различных конкурирующих методов, развитие и практическая апробация которых позволила обосновать инженерный подход к расчету трехслойных, дискретно связанных плао-тий, реализованный в данной работе.

Отмечается, что в последние десятилетия в строительной промышленности вое шире и активнее .попользуются новые строительные материалы, в частности, композитные синтетические материалы на основа пластмасс, позволяющие создавать различные трехслойные сборные панели, где одновременно используются различные материалы 'из древесины, пластмасо, металла. Приводится характеристика основных крупных просграногвенных конструкций, построенных в пооледние десятилетия в различных странах, где аффективно реализованы конструктивные овоксгва трехслойных' панелей.

' Слабым местом этих конструкций является недостаточная изученность и, следовательно, недостаточная надежность тех частей, где ' возможна концентрация напряжений, связанная о наличием нарушений

регулярности в вида ребер, проемов, точечных связей. Поэтому вопросам дополнительного армирования этих зон и теоретическому обоснованию посвящен ряд исследования в различных странах СНГ и зарубежных странах.

Обзор этих исследований показывает, что а настоящему времени получены достаточно точные решения задачи теории упругости для изгибаемых многослойных пластин со сплошным заполнителем. Исследованию прочности, устойчивости и колебаний трехолопных пластин и пространственных систем из них посвящены работы отечественных ученых: А.Н.Александрова, Л.Э.Брвккера, А.П.Зоровича, Э.И.Григо-люка, С.И.Кана, В;И.Королева, Л.М.Куршина, Х.М.Муштари, А.П.Пру-оакова, А.Л.Рабиновича, А.Г.Терегулова, П.П;Чулкова и др. Весьма значительный вклад в изучение этой проблемы внесли зарубежные исследователи: П.Биллард, Г.Гарард, Н.Хофф, Л.Найт, ■¿.Плантема, Е.Рейсснер, Х.Марх и др.

В опубликованной к настоящему времени научно-технической лите- . • ратуре достаточно подробно разработана техничеакая теория расчета , однослойных ребристых пластин и оболочек и различных систем из них. Методы расчета, основанные на этой теории, реализуются прак- '' тически чйслэнными и аналитическими путями. ^'Гонкие плиты с подкрепляющими их прямолинейными рэбрями _впервые рассмотрены в работах И.Г.Бубнова, Б.Г.Галеркина, захам А.ИЛурье, В.3.Власова и их последователей.

Техническая теория ребристых плит и оболочек, развитая . • В.З.Власовым, ¿¡.С.Грзбнем, В.А.Заруцким, П.А.лСилиным, А.М.Масленниковым, В.И.Плетневым, В.В.Карповым, К.Г.Дызовым и др., учитывает положение ребер при помощи дельта-,рун,<циЯ в предположении контакта по. линии, Это дает .возможность записать разрештощив уравнения для 'единой дискретно-континуальной сиотомы л получить коя-

пактныэ расчетные алгоритмы и программы для ряда практически важных задач.

В дальнейшем Б.Н.Михайловым разработана теория расчета ребристых пластин и оболочек, с применением разрывных функции, - кото-рыэ вводятся на только в разрешающие уравнения, но и в их решения. Предложенный катод весьма эффективен для учзта локального влияния1ребер на напряжанно-деформироаанноа состояние в малой области нарушения регулярности.

Анализируются работы, где изложены методики расчзта трехслойных пластин с внутренним ребристым заполнением. К таковым относятся работы А.Н.Александрова, В.С.Вольмира, В.й.Шишина, О.Л.Соколова, Л.З.Андрианова, В.З.Партока и др., где широко используются аналитические мэгоды с приближенной аппроксимацией искомых функций. Таким образом, рабра учитываются не дискретно, а "размазываются", что соотвзтствует конструктивно анизотропной система. Попытка уточнить локальное напряженное состояние этими методами приводит к напомерному увеличению программы вычислений и требует для ее реализации использования дорогостоящих крупных ■ ЭВМ .или очань большого времени счета,при использовании малых настольных ЭВМ.' Отмечается также,.что в опубликованной технической литературе практически отсутствуют работы, посвященные дискретному учету расположения внутренних ребер в трехслойных системах. .Практически не'рассматривалось влияния местного армирования на. напряженно-деформированное' состояние трехслойных пластин.

Таким образом, приведенный обзор работ и их сравнительный Анализ показывает, что проблема-развития аналитических мэтодов расчета применительно к многослойным системам, в частности, применительно к трехслойным дискретно связанным плитам,вызывает

' 9

большой интэрес у специалистов и является в^ьма актуальной в строительной механике тонкостенных пространственных систем.

Во второй глава изложена методика раочэга трехслойных пластин о анкерными связями между слоями на прочность н дэформативность« Учитывается влияние дискретного расположения связующих элементов, ребер и анкерных стержней и дискретное расположение арматурных отвржней, вызывающих, в зависимости от их жесткости, сильное или слабое возмущение поля напряжений в каждой из плаотинок, образу-вцих трехслойную систему.

Методика основана на теории ребристых пластин, так как и анкерные связи и арматурные стержни могут трактоваться как р■-'■ра с определенными геометрическими и жзсткостныш характеристиками. Например, для того, чтобы перейти от ребра к точечной анкерной связи следует использовать соотношения для пластины с ребрами ограниченной длины, а затеи пэрэати к пределу, устремив длину ребра к нулю. Аналогично, арматурный стержень можзт трактоваться, как ребро о нулевой жесткостью на изгиб относительно собственной ' Нейтральной оси и с конечной жесткостью .на растяжение-сжатие. Такая трактовка механичезкоя модели трехслойной системы с ребрами и точечными овяэями позволяет использовать полученные ранее в других известных работах аналитические.решения задачи о напряженном состоянии ребристых пластин, которые в предыдущих публикациях разработаны достаточно подробно.

При этом используются специальные разрывные функции, которые вводятся в. соотношения для ребристых пластин,- как на стадии за-_ писи исходных дифференциальных уравнений, так и на стадии их решения.- Искомое их решение для компонентов напряженно-деформированного состояния представляется в виде дикойких комбинаций

функций регулярных и разрывных о искомыми коэффициентами, определяемыми из условий совместности деформаций ребер и пластинки.

разрывной характер распределения усилий и моментов вблизи-точек нарушения регулярности и оценить концентрацию напряжений. Такой путь решения приводит к относительно простым расчетным формулам, проотому алгоритму я быстро реализуемым программам расчета.

. В качестве теоретической модели принимается трехслойная система, состоящая из двух пластин - двумерных олементов, для каждой из которых справедливы гипотезы Кирхгофа-Лява и диокретно-континуального заполнителя, Дискретный' заполнитель представляет собой систему ребер - одномерных элементов, либо точечные анкерные связи. При этом считается, что ребро или анкерный стержень подчиняется известным зависимостям изгиботонких стержней.

Если считать заполнитель'-достаточно' рыхлым, то его влиянием можно в первом приближении пренебречь, тогда в расчетной схеме исходная трехслойная система заменяется двумя пластинами, загруженными внешней нагрузкой и неизвзотными усилиями и моментами, приложенными по линиям'разделения пластин от ребер и анкерных

При расположении рэбер и арматурных стержней в одном направлении окстэма уравнений равновесия одного слоя - пластинки, ос нацэнной подкрепляющими элементами в виде ребер и точечных связей, имеет вид

Это дает возможность на уровне аналитических решений описать

связей.

Обобщенные усилия и моменты, входяаие в эти уравнения, пред-

ставляются в виде *

т

где 3- , р. , Е- - момент инерции, площадь поперечного .1 .) ■ сечения, модуль упругости j ~го ребра; £ , дб^ - компоненты деформации срединной поверхности пластины, -* дельта-функция Дирака.

Компоненты внешней нагрузки и нагрузки от внутренних связей в уравнениях (I) представляются так

К-1 Л"»

где ' 1п , ^ - момент я реакция от ] -го ребра; 5 (у ,

.5 - момент и реакция от анкерной сйязи ; высота ^ -го ребра.

Если ввести функцию .усилий по формулам,

0 ох о

то система уравнений (I) сводится к одному уравнению вида*

характеризующее деформацию изгиба каждого из внешних слоев трехслойной системы. 4 " Второе уравнение, характеризующее распределения тангенциальных усилий , ^Г , $ в плоскости .каждого из внешних слоэв, получается из соотношения неразрывности деформация

о з "О

Систему уравнений (5) и'(б) можно свести к одному уравнению с помощью функций в комплексной форме

+ £ ^ ( ЕЩ. Сч£- + ^ ^) ^ - (7) ^ с^^сСягг «О* ' ■'

Для решения полученной системы искомую функцию и функ-

ции нагрузки представляем в виде рядов

(8)

Тогда, в результата применения процедуры метода Бубнова-Га-леркина, уравнение (7) сводится к бесконечной системе обыкновенных уравнений

где попользованы обозначения

Искомая функция представится в виде

у « о

где С£ - решение однородного уравнения, соответствующего уравнению (9); ^ , Чкэ^ " разрывные функции, являющиеся решениями уравнений

1з .

Разрывные функции характеризуются тем, что производные от них имеют разрывы в виде изломов и скачков несмотря на то, что графики самих функция являются плавными линиями. Таким образом, вид решения, представленного в-форме СИ) достаточно хорошо отражает различные нарушения в распределении.компонентов напряженно-деформированного состояния, вызванные различными особенностями типа ребер и точечных связей.

Аналогично рассматривается случай расположения ребер, арматурных стержней и- анкерных связей в двух направлениях.

Рассмотрен также другой, вариант методики, расчета,' когда разрешающая система уравнений прэдставлона в компонентах вектора перемещений

К--1 ■

Рошэние этой системы также представлено в виде тригонометрических рядов с введением разрывных функций в искомое решение о некоторыми искомыми коэффициентами.'

- Ка основании изложенной методики расчета представлен алгоритм решения, необходимый для. составления программы расчета.

Ё_1£31ьей_глав£ изложены пути совершенствования методики расчета путем выбора различных комбинаций разрывных'функций, приводящие к сокращению алгоритма расчета и, следовательно, программы, а также различные варианты упрощенных подходов, представлявшие практический интерес для конкретных инжзнэрных задач. Рассмотрены также различные частные случаи.

..Расчет конкретизирован для различных граничных условий опира-• ния по краям: жесткое опиранив, частичное опирание, точечное опирание на контурные опоры и т.д.

Для учета различных контурных условий по четырем краям искомые функции перемещений представляются в виде рядов

у^т: Ут(а)2'.пост:х+фкСх)со5 Рпа С1Э)

.При'этом"разрывные функции вводятся в функции-коэффициенты 11т,II , ^»рЧ, в виде, определенных комбинаций, подбираемых конк-

ретно для различных частных случаев. Приводятся.примеры выбора та^их^ комбинаций.

Рассмотрен случай наличия только анкерных связей в виде отдельных стерженьков, перпендикулярных плоскости каждого из слоев. Предполагается, что в этом случае сдвигающее усилие на каждый из стерженьков прэдставится в вида

С») ,

Е 3

где i г —— - погонная жесткость одного стерженька; ос^ -b

. углы, взаимного поворота концов стерженька в результате изгиба . всего трехслойного пакета.

Если принять в качестве характеристики изгибноа деформации трехслойного пакета среднюю кривизну в направлении одной из осей, то угол взаимного поворота dk можно представить так

^-gjr'. С15)

Суммарная сдвигающая сила $ от изгиба всех стерженьков, приходящаяся на единицу длины Спирины) одного из наружных слоев, представится формулой

■ ± с„0С• (16)

км h СР к к/

Изгибающий момент, приходящийся на соответствующую полооу, будет

Если использовать аналогию с изгибом сплошной пластинки и ввести понятие приведенной жесткости, то из условия равенства моментов можно определить приведенную жесткость

Аналогично определяется приведенная жесткость-в другом направлений и приведенная жесткость на кручение.

Тогда задача расчета трехслойной пластинки о дискретным внутренним слоем . iводится к задачо об изгибе однослойной пластинки

с конструктивной анизотропией. Соответствующее дифференциальное уравнение имеет вид:

Ъх7 аэс эу - 41

Определим из этого уравнения функцию прогиба в виде-

, т. т. ч^в'.ло^зс^у (го).

т п

где

После определения функции прогиба может быть рассмотрено из-гибноа напряяенноэ состояние одного из внешних слоов под дейотви-ем внешней-нагрузки и сосредоточенных сил и моментов

Ф^^^М^-ж^Ь-^-гГН.^'С^я^Са-Ьз) С21)

" Решение этого уравнения также представляется в виде одинарных рядов с введением в них специальных разрывных функций, В итоге, после некоторых упрощений функцию,прогиба можно представить в .виде '

После определения.функции прогибов изгибающие моменты в пределах каждого несущего слоя определяйся из соотношений

Как следует из примеров расчета, ряды для искомых функций обладают достаточно хорошей сходимостью во всех .точках, включая и зоны вблизи нарушений регулярности, причем как для прогиба, так и для изгибающего момента и перерезывающей силы. Сходимость настолько хороша, что для достижения необходимой в инженерных расчетах точности - 0,5,и достаточно удержания 2-3-х членов ряда, а при вычислении прогиба достаточно ограничиться одним первым членом ряда, сто дает возможность существенно упростить- алгоритм расчета и упростить программу, которая легко реализуется о по-модыо персонального компьютера.

Разрывной характер производных от функций у. и и

позволяет построить ряды, одинаково быстро сходящиеоя как вблизи сингулярных тйчек, так и в области плавного изменения геомэтриг-ческих и физических параметров системы, что, в свою очередь, и приводит к относительно простым алгоритмам и программам расчета. Экспериментальная проверка показывает, что несмотря на приближенность примененного подхода удается получить достаточно точные для практического применения- результаты.

Приводится та;кже методика расчета на устойчивость трехслойной ■ панели с точечными внутренними связями. -Поскольку при расчете на устойчивость определяющее значение имеет функция прогиба, мало чувствительная к наличию местных особенностей то при определении критической нагрузки достаточно использовать понятие прива- ' денной жесткости. Зсли принять за исходное изгибкое состояние ' трехслойного пакета как единой системы, обладающей конструктив- , ной анизотропией, то можно использовать уравнение изгиба, представив компонент'внешней нагрузки в вида

3-х сдоиная панель о гибкими анкерными связями, защемленными на концах

гто 1-1 . .

Ч;

риРисД -

по II/ -не

í7o ji LL

Рис. Зависимость критической нагрузки cj,( от толщины £ несущего слоя

В_чвгввз)ГМ_^а^э__предотавлена методика и результаты экспери-ментадьного исследования прямоугольных трехслойных панелей с заполнением между слоями в виде ребер или анкерных связей. Сравнение с результатами теоретического расчета позволяет уточнять теоретически е модели и сформулировать рекомендации по проектирования к размецению анкерных связей.

Модели стеновых панелей и панелей покрытия для экспериментального строительства были изготовлена на базе завода по производству железобетонных стеновых панелей»'

Конструкция кровельной панели состоит в следующем! верхняя и нижняя обшивки' панели изготовлены из.листового стеклопластика размером 1,5х1»5 и, стыкуемых по длине с помощью односторонних накладок. Средний слой - ребристый каркас из стеклопластика толщиной 2 ии. Цельнопрассованная панель изготовлена на специальной уотановкэ, в которую поступают три стеклохолста (отеклоровинга), пропитанные фенолформальдегидной смолой, но еще окончательно не' отвержденной» Средний слой формируется и приобретает трапецие--дальное сечение, затем в процессе прессования оформляются обшивки и приклеиваются к среднему слов. Из установки готовая кровельная панель выходит в виде непрерывной ленты, из которой путем .поперечной разрезки получают панели различных размеров по длине. Экспериментальная кровельная панель размером поперечного сечения 176 ыы х 1500 ми и длиной 3000 мм, при этом верхняя и нижняя об-пивка толщиной 3 мм,-а трапециедальный слой толщиной 2 мм,.В процессе изготовления пустота кровельной панели заполняются вспенивающимся пенопластом ФРП.

Конструкция ствноврй'панели с жесткими анкерными связями состоит в следующем: наружная и внутренняя обшивки панели изготовлены из лиотового стеклопластика толщиной 3 мм и размером

в плана 1,5x1,5 ы. Стык обшивок по длине осуществлен при помощи односторонних накладок. Средний слой панели образован из колец, нарезанных из сгеклопластикових груб наружным диаметром 250 мн. Кольца по высоте имеют размер 170 мм. Таким образом средний слой стеновой панели по ширине имеет б колец, а по длина панели - 12 колец. Стеновые панели изготовлены по технологии, аналогичной

'изготовлению кровельной, за исключением среднего слоя, в прома-»

j ' •

жутки которого укладывается минеральная вага или пенопласт, Из специального оборудования горячего прессования выходит стэно« вая панель размером 1500x3000x176 мм. Толщина стенок колец, а таете и диаметр колец может иметь и другие параметры от принятых в экспериментальной панели - стенка 2 мм, диаметр 250 мм. В таких трехслойных стеновых паналях применены жесткие анкерные связи, состоящие из 2-х толщин стеклопластиковых труб общей толщиной ан» керноя связи 4 ни и длиной между наружной и внутренней обшивками 170 мы» Эти анкерные связи к обшивкам приклеены горячим способом в специальном оборудовании завода. Такая технология изготовления . панелей дает возможность избежать видимых швов как- на фаоадв здания» так и внутри помещения.

У кровельной панели - конструкция трехслойной панеяи о диак-ратным заполнением в виде ребер представляет собой другой вариант с работой ребер на поперечный изгиб* Вместо анкерных овязей, запроектированных в стеновых панелях, здесь вводятся ¿о внутрен-. кий слой трапециедальные ребра, которые изготовлены из лиотового стеклопластика толщиной 2.мм, а могут быть изготовлены из стеклопластика типа АГМнС,

Третий вид трехслойной экспериментальной панели является панель с гибкими анкерными связями. По технологии изготовления такая панель близка к технологии изготовления ранее описанных '

' ' 22 моделей, но имеет отличие в том, что в средний слой между двумя обшивками из плоского стеклопластика толщиной 3 км вклеены гибкие анкерные связи, защемленные по концам.

Гибкая анкетная связь изготовляется отдельно от обшивок в опе.циал^ных разъемных прессформах* Наполнителем для гибких связей является стекдожгут, а связующим - смола, аналогичная обшив-кап. Гибкая связь из прессованного стеклопластика после полимеризации смолы обрабатывается на дисковых абразивных кругах для придания плоскостям строгую параллельнооть. Высота гибкой связи 170 мм, диаметр стержня 8 мм, диаметр опорных частей гибкой связи 50 мм при .толщина опорной части 8.им. Переход от опорной чаогя к отержнв выполнен с закруглением радиусом 10 мм с целью снятия концентрации напряжения при деформации обшивок. -

Каждая панель при испытаниях нагруж&лаоь ступенями, составляющими 20$ от ожидаемой разрушающей нагрузки« После нагрукения каждой ступенью снимались показания приборов, затем производилась выдержка к течение 30 мин и вновь снимались показания приборов для оп'рбделения нарастания перемещений и деформаций во времени, ••„''■

Перед следующей ступенью нагрузки производился тщательный оомогр поверхности обшивок панелей с целью определения'наличия повреждений как в обшивке, так и в среднем слое.

Результаты испытаний объектов обрабатывались на основе методов математической отатистики и теории'вероятностей. Для всех схем нагружения и ступеней нагрузки производилось сравнение теоретических и экспериментальных данных. Результаты экспериментальных и теоретических данных приведены в рис.2.

Сопоставление полученных результатов показало, что экспериментальные исследования* в целом, совпадают с расчетными (макси-

л

проги5онер

шо

Ы I </4 а |, ^ '¡40-

г»

гвтл

I I Г

] 1 3

то

?ис. 3

Схемы расстановки измерительных' приборов при испытании на сжатие

. 24 - >■••■••.■'

мальное расхождение по прогибам составляет до 7%, по напряжениям или относительным деформациям до 15$). Таким образом, достовэр-" йость расчетов'по предложенной методике в целом-подтверждается» Имеющиеся расхождения объясняются следующими причинами:

- реальные граничные условия далеко полноотыо соответствуют принятым в расчете,

- реальный объэхт для испвтаний практически всегда имеет различные отклонения от теоретических размеров,

«• применяемые в расчетах физико-механические параметры могут быть определены лишь с некоторой погрешностью.

Анализ результатов эксперимента позволил сформулировать следующие выводы:

I» Несуцая способность данного типа панелей с дискретными внутренними связями соответствует расчетной»

2, Потери.устойчивости внешней обшивки не, наблюдалось«

3, Деформативность реальных панелей несколько выше расчетной, ч*о вероятно связано с неполным закреплением''анкерных связей в наружных слоях и несколько завышенным значением модуля упругости в раочетной модели.

4, Потери устойчивости сжатой обшивки в кровельной панели не наблюдалооь. •

На основании проведенного исследования следуют рекомендации для поэтапного проектирования сборных трехслойных панелей.

На первой этапе на основе архитектурно-планировочного' решения выбираются габаритные размеры панели. Затем уточняются размеры наружных и лн^ч'^енних слоев и анкерных связей, из которых состоят панели. Задацрд тип утеплителя.

Если это нь^йходимо по климатическим уоловиям, то на второй этапе разработщ выполняются топлотехнические расчеты и определи-

ют необходимую толщину утеплителя.

На третьем этапа проектирования задаются ви^ом дискретного заполнителя, соединяющего наружные несущие слои и производят статические расчеты на основании предложенной методики и с ¡¡спользо.* ванием приведенной û конца диссертации программы. При этой расчетные схемы принимаются в соответствии с условиями опирания. При статическом расчета определяется значение критической силы при сжатии и характер распределения напряжений в верхнем и нижнем наружных слоях.

На четвертом этапе по найденным усилиям я напряжениям производят необходимое армирование внутреннего и наружного неоущах слоев. При армировании следует учитывать рекомендации по огуще'нио арматуры для восприятия сосредоточенных сил.

На каждом из четырех этапов проектирования уточняются граннч* ные условия для каждой панели, соответствующие краевым элементам и, следовательно, конструкции стыковых' соединений.

основнив вшзода •

X,' Впервые поставлена и ранена задача о мастном влиянии арматурных стержней да неравномерность распределения напряжений а трехслойной плите с дискретными внутренними связями в виде ребер и точечных анкерных связей, при этом учитывается различного вида поверхностная и контурная нагрузка. Составленные уравнения и ма-тодика их решения позволяют учитывать различные варианты расположения дискретных внутренних озязай ц арматура,

2, В процесса исследования показано, цто использование pas- \ ривких функций, как ка стадии составления дчффэронциэльпих ураз« ноний, так и на. стадии ях реаавия, поззоаяз? получать рэй^вая э вида бистро оходящихоя рядов и прааодау к проотии 'алгэраеязм я

¿с ■ -- -- -. -

программами расчета, • -,

3. Составленная программа раочета, основанная на разработай-вой автором диссертации методики, в обличив от других программ, оонованных на численных или на численно-аналитических методах, реализуется за весьма малое время (3-5 мин). Это дает возможность й Процессе провктирования осуществить многократный пересчет различных конструктивных вариантов и определить оптимальные варианты, соответствующие наибольшей надежности конструкции при минимальной затрате материала.

Результаты расчетов, подтвержденные экспериментом, показывают, что оптимальному варианту соответствует вариант "сгуще-

арматуры в виде отдельных жестких стержней вблизи точек присоединения анкерных связей* Этот вариант выгоднее, чем рассеянное армирование сеткой. •

5» Во многих олучаях оказывается, особенно при крутильных деформациях," выгодным постановка косых отержней при определенных физико-геоматричеоких параметрах конструкции«

6, На 'основании разработанной методики и программы расчета могут быть составлены рекомендации для' проектировщиков по определению оптимальных толщин слоев и вариантов армирования.

По теме диссертации Опубликованы следующие работы:

1, Аманах Садах* Михайлов Б.¡и, Киграни Г.О, Расчет и применение трехслойных панелей для строительства облегченных зданий //СоверМенствованйе и раочет -строительных конструкций из дерева и плаотмасс. Нежвуз. темат. об. тр. СПб.: СПбГАСУ, 1994,

- С. 136-139. , ■. _

2, Михайлов Б.К.;, Кипиани Г.О», Аммунех Салах. Мотод опреде ления локальных напряжений в трехслойных плитах с анкерными свя-