Материал: 1897

Принятый порядок определения системного коэффициента отражает одну из важных расчетных предпосылок о разрушении настила через разрушение одной из плит, сопровождаемое обычно текучестью продольной арматуры. При таком характере разрушения перераспределение нагрузки должно быть более эффективным, т.е. разрушение настила должно сопровождаться текучестью арматуры в нескольких плитах.

Каждый вариант компоновки проверяется на надежность из расчета прочности межплитных шпоночных швов по наибольшему значению усилия взаимодействия в ячейке. На рабочих чертежах перекрытий с применением выбранного варианта отмечается необходимость тщательного замоноличивания межплитных швов и минималь-

ное количество шпоночных образований на боковых гранях плит.

технико-экономического сравнения, для чегоИпривлечены данные по стоимости Ck и при необходимости по трудоемкости изготовления

По таблицам и графикам в зависимости от проектной нагрузки,

которая прикладывается по всей ячейке или на большей части ее

площади, выбирается наиболее эффективный вариант компоновки для

привязки к конкретному перекрытию. Выбор производится на основе

типовых плит. Для каждого варианта определяются средние значения

Эффективность системного проектирования связана с возможностью сокращения номенклатуры плит по несущей способности. Это позволяет повысить степень унификации арматурных изделий и сократить количество применяемых классов бетона по прочности, что является экономически целесообразным и приводит к повышению производительности труда и повышению качества изделий. Анализ показывает, что исключение из номенклатуры плит двух марок практически не изменяет стоимости настилов на стадии строительства и эксплуатации при значительном сокращении заводских затрат [10].

51

Контрольные вопросы

1.Особенности традиционного проектирования конструкций.

2.Методологическая основа системного проектирования.

3.Какие расчёты выполняют при системном проектировании перекрытий?

4.Какова роль межплитных швов в системе перекрытия?

Лекция 10. ПРОЧНОСТЬ И НАДЕЖНОСТЬ ШПОНОЧНЫХ ШВОВ

10.1. Шпоночные швы как системы

Шпоночные соединения широко применяют в конструктивных системах для обеспечения взаимодействия сборных элементов. Прочность одиночных шпонок сборных железобетонных конструкций, об-

В сборных железобетонных перекрытиях швы между плитами тщательно заполняют цементным раствором или бетоном класса не менее В15. На боковых гранях многопустотных плит серии 1.041.1-3 предусматривают углубления чаще всего круглой формы с номиналь-

ными размерами: tk = hk = 12,2 мм, d = 120 мм, Aloc = tkd, Ash = 0.785d2 (рис. 10.1), при заполнении которых бетоном образуется шпоночный

шов. Это конструктивная система взаимосвязанных шпоночных элементов, необходимая для обеспечения взаимодействия сборных железобетонных плит в перекрытии.

При шаге шпонок 0,2 м, регламентируемом ГОСТ 9561-89 для многопустотных плит, число шпонок в шве может быть весьма большим. Например, на каждой из боковых граней плит серии 1.041.1-2 длиной 5,65 м предусмотрено 27 круглых шпонок.

52

Расчетная несущая способность одиночной шпонки определяется по формулам (10.1) и (102) и составляет: на смятие Q = 12,4 кН, на срез Q = 17,0 кН. Нормами установлено, что число шпонок, вводимых в расчет, должно быть не более трех. Это ограничение требует учитывать зависимость надежности швов от числа отказов отдельных шпонок.

10.2. Надежность одиночных бетонных шпонок

В работе [10] выполнен анализ надежности типовой шпонки по ГОСТ 9561-89. При этом использовали вероятностные модели в виде функций случайных величин: И

1) обеспеченность расчетных значений несущей способности шпонки не превышает 0,99;

0,1 и диаметра болееи0,25бобеспеченность расчетных значений несущей способностиСне превышает 0,5.

Результаты анализа свидетельствуют о большом значении качества замоноличивания шпоночных швов.

Надежность шпонок зависит от степени их загружения. Показателем надежности при этом может быть характеристика безопасности β, совпадающая с гауссовским уровнем надежности, определяемым интегралом Лапласа. Коэффициент β определяется по приближенной формуле

vf – коэффициенты вариации несущей способности и усилия в шпонке.

53

10.3. Особенности взаимодействия сборных плит перекрытия

Напряженное состояние шпонок определяется с учетом специфики изгибного деформирования плит, швы между которыми воспринимают условия взаимодействия. При поперечном изгибе плит распределение усилий в шпонках соответствует параболической или синусоидальной зависимости (рис. 10.1).

Однако задачи определения прочности и надежности шпоночного шва связаны с действием системного принципа функционирования [2]. Согласно этому принципу прочность шва в общем случае не равна арифметической сумме значений прочности отдельных шпонок и зависит от изменчивости свойств материала и нагрузки. Поэтому для определения расчетного значения прочности следует применять вероятностные модели.

54

10.4. Модели надежности шпоночных швов

При известных характеристиках прочности отдельных шпонок и нагрузки можно решать различные практические задачи с применением статических и динамических (с учетом фактора времени) моделей надежности. Исследование надежности систем с помощью статических моделей представляет собой определенную форму предварительного анализа на этапе проектирования. Модели надежности различают по способам соединения элементов в подсистемы и системы. По внешнему виду системы и характеру ее работы не всегда удается сразу выбрать приемлемую модель. Наиболее распространена модель

с последовательным соединением элементов. Она проста для анализа,

параллельным соединением элементов не выходитИиз строя, пока не отказали все ее элементы. В определенной степени такая модель под-

но для ее функционирования все элементы (подсистемы) должны ра-

ботать безотказно. Такая модель не соответствует функциональной

схеме шпоночного шва, так как отказ одной из шпонок может привес-

ти лишь к перераспределению усилий взаимодействия Fi. Система с

ментов подразумевается, что в работе системы участвуют все элементы и отдельные отказы не влияют на надежность элементов, продолжающих работать (принцип независимости отказов). В действительной работе шпоночного шва без снижения нагрузки отказы неизбежно вызывают увеличение усилий Fi в работающих элементах и тем самым влияют на их надежность. Если первый отказ происходит в результате хрупкого разрушения элемента, увеличивается также интенсивность последующих отказов, т.е. модель должна быть динамической с учетом фактора времени. Даже если пренебречь этим фактором, расчет системы с несколькими отказами очень сложен.

Сложность вычислений, проблема которой решается с применением ЭВМ, усугубляется неопределенностью процесса перераспределения усилий взаимодействия при отказе отдельных шпонок. Возможны различные модели перераспределения. Наиболее простые:

55