Материал: 1897

Поскольку влияние настила распространяется и на предельные состояния по прочности, было предположено о наличии соответствующих запасов и в этой стадии напряженно-деформированного состояния балок. Поэтому в результате проведенного обследования было принято решение о возможности дальнейшей эксплуатации балок при условии устранения дефектов и качественного выполнения работ по обеспечению взаимодействия настилов со стропильными конструкциями.

14.2. Расчёт решетчатых балок, взаимодействующих с плитами

Несущую способность стропильных решетчатых балок при независимой от плит покрытия работе рекомендуется определять методом сечений с учетом перераспределения усилий с нижнего пояса на

Рис. 14.2. Расчетная схема покрытия и сечения:

а – отдельной балки; б – балки, взаимодействующей с настилом

76

Учет перераспределения усилий по условию (14.1) тем эффективнее, чем выше прочность верхнего пояса на внецентренное сжатие. Это подтвердилось, в частности, исследованиями и внедрением усовершенствованных конструкций решетчатых балок серии 1.462.1- 3/80 с развитым верхним поясом. В реальных системах покрытий стропильные конструкции взаимодействуют с плитами, в результате чего сжимающие усилия действуют не только в верхнем поясе балок, но и частично передаются через замоноличенные швы приопорных участков настила. Несущая способность сжатого комплексного сечения увеличивается, и, следовательно, прочность системы "балка – на-

стил" должна быть больше прочности балки на величину M1/ = Nz . Эта величина определяет резерв несущей способности балок, рабо-

Сжимающее усилие N, которое передается через настил в на-

правлении пролета балки, равно минимальному значению равнодействующей усилий сдвига Т, возникающихДпо контакту плит с балкой,

слева или справа от расчетного сечения. Сдвигу плит к опорам балки

препятствуют силы трения и сварные связи. Усилия в связях зависят от прочности и деформативностиАопорных участков продольных ре-

бер плит, закладных деталей в сборных изделиях и сварных соединений. В результате анализабнапряженно-деформированного состояния

системы покрытия сделан вывод, что при разрушающей нагрузке на покрытии и даже ранееивполне вероятно достижение предельных усилий в сварных соед нен ях. Если исчерпание их прочности сопровождается текучестьюСанкерных стержней закладных деталей, то можно ожидать плавного распределения сдвигающих усилий между отдельными связями в местах опирания ребер плит на балку. На основании этого, а также в результате проверочных расчетов и анализа опытных данных установлено, что в предельном состоянии по прочности реальных систем усилия в связях следует принимать равными несущей способности типовых закладных деталей, используемых для соединения с плитами и расположенных в балке по одну из сторон от расчетного сечения. Следует отметить, что ввиду недостатка опытных данных о работе соединений сборных железобетонных элементов при их взаимодействии излагаемая методика является приближенной и рекомендуется лишь для оценки резервов прочности эксплуатируемых систем.

Плечо zn пары сил Т - N , создающей момент Мn относительно крайнего волокна верхнего пояса балки, можно вычислить, если из-

77

вестна высота сжатой зоны настила хn. Для определения хn используем условие совместности деформаций настила из жестких в поперечном направлении плит и балочного ригеля. В системах покрытия из ребристых плит, имеющих небольшую изгибную жесткость в поперечном направлении, в случае приварки сдвоенных продольных ребер плит к закладным деталям балки раскрытие снизу межплитного шва на опоре затруднено и при перемещении балки возможна депланация поперечных сечений плит с образованием трещин в ребрах. При таком механизме взаимодействия нарушается одна из расчетных предпосылок (гипотеза плоских сечений), положенных в основу зависимости (14.1), которая тем самым оказывается приближенной, но обеспечивающей запас прочности.

Определение кривизны балки является наиболее трудоемким

тан достаточно простой приближенный способИустановления кривизны решетчатых балок, в том числе с учетом влияния настила.

этапом расчета. Однако погрешность вычисления ∆k и Eb/ незначи-

тельно отражается на конечном результате. сходя из этого, разрабо-

В конструкции решетчатых балок имеются четко выраженные пояса, напряженное состояние которых описывается формулой (14.1).

где εs – относительные деформации арматуры растянутого пояса; εbo – осевые относительные деформации сжатого верхнего пояса.

Использование параметров осевых деформаций позволяет избе-

жать влияния неравномерности деформаций крайних сжатых волокон,

деления относительных деформаций как в стадии, близкой к разрушению, так и при замыкании связей.

Относительные деформации арматуры перед разрушением на-

78

В уравнение (14.4) подставляют напряжения в сжатом бетоне

сти υ от характеристик сжатого бетона:

–400Rb/Eb)/2 Es/ As/ (1 – 400Rb/Eb); D = Rb (σs As − N)/ Es/ As/ Eb (1−400Rb / Eb ).

Встадии замыкания связей расчет ведут на действие балочного

Деформации бетона εbо на этой стадии определяют по формуле (14.6) при σs As − N = M 2 / h0. Расчет по изложенной методике обеспе-

чивает получение достаточно надежных значений расчетных величин

ращения можно найтиина основе гипотезы плоских сечений в преде-

лах высоты сжатойСзоны: εb = εb0 + (1/ ri )h / 2.

В результате расчётов установлено, что при проектном армировании решетчатых балок резервы их прочности от учета взаимодействия с настилом из плит шириной 1,5 м составляют 11 – 18 %. При ширине плит 3 м из-за уменьшения числа сварных связей эффективность взаимодействия не превышает 7 %.

Контрольные вопросы

1.Механизм взаимодействия сборного настила с балками.

2.Особенность перераспределения усилий в предельном состоянии решётчатой балки.

3.Расчётная схема настила, взаимодействующего с балкой.

4.Роль закладных деталей в системе покрытия.

5.Эффективность совместной работы настила с балками.

79

Лекция 15. ПРИНЦИПЫ ИССЛЕДОВАНИЯ НЕСУЩИХ СИСТЕМ ЗДАНИЯ

15.1. Проблемы взаимодействия элементов несущих систем зданий

Ранее рассмотрены решения задач взаимодействия элементов частей здания, модели которых представляют обычно в виде плоских конструктивных систем, относительно простых и доступных для комплексного экспериментально-теоретического исследования. Однако уже при исследовании систем перекрытий высветились проблемы, без решения которых неизбежны сложности Ив реализации системных принципов исследования здания в целом и его несущих частей.

Первая проблема обусловлена Дбольшим разнообразием конструктивных элементов, несущие функции которых при работе в системе проявляются нечетко или мало изучены. К этим элементам относятся, например, ограждающиеАпрослойки и части несущих стен, колонны связевых каркасов, монтажные, сварные соединения и замоноличенные швы между сборнымибизделиями и т.п. Они рассчитаны, как правило, на восприятие различных случайных или определенных воздействий, но независимоиот того, какая роль предназначена им при проектировании, включаются в ра оту конструктивной системы и взаимодействуютСс друг ми элементами.

Учет взаимодейств я конструктивных элементов с рабочими частями здания при решении некоторых частных задач подтверждает существование значительных резервов, не используемых на практике. С этой проблемой связаны явления распорности железобетонных изгибаемых элементов, находящихся в условиях стесненных деформаций или распорного взаимодействия.

15.2. Механизм распорного взаимодействия элементов

Влияние распоров в разной степени проявляется на всех стадиях напряженно-деформированного состояния элементов, но особенно оно велико в момент образования трещин и при наличии жестких

80