Материал: 1897

упоров, а также при кратковременных загружениях и воздействиях. Величина распорных усилий сильно зависит от податливости опорных связей, перемещения опор и железобетонных элементов, поэтому их определение возможно лишь с привлечением деформированных схем расчета (рис. 15.1). Сложность расчета и в том, что многие детали работы распорных систем еще требуют изучения. От решения проблемы распорности зависит состояние проблемы взаимодействия элементов здания в целом. Складывается впечатление, что распорные усилия поддаются искусственному регулированию и это целесообразно использовать при конструировании систем зданий.

Рис. 15.1. Расчетная схемаДраспорнойИсистемы и схема перемещения торца элемента при изгибе

заключается в ограничениибсвоАодных деформаций элементов, в частности изгибаемых вследствие взаимодействия их с опорами. Сопротивление опор и опорных связей вызывает действие распорных усилий, место приложен я, вел ч на и знак которых зависят от конст-

Одна из особенностей работы реальных конструктивных систем

многочисленныеСопытные данные свидетельствуют об эффективности учета их влияния. Однако результаты исследований распорного взаимодействия пока не получили должного теоретического обобщения. Методы расчета железобетонных конструкций, работающих с распором, трудоемки и неудобны для практического применения. Проблема надежности не решена. Как следствие этого, влияние распоров при проектировании несущих систем в настоящее время учитывают крайне редко, а недооценка их искажает представление о действительной работе конструкций, ведет к необоснованному накоплению запасов жесткости и прочности и снижению надежности.

81

Для выявления условий возникновения распоров рассмотрим балочный элемент на двух шарнирных опорах и перемещения его торца при свободном изгибе (рис. 15.1). Перемещения торца опреде-

ляются поворотом на угол ϕ удлинением нижних растянутых и укорочением верхних сжатых волокон. Максимальное перемещение торца от первоначального положения имеет место в уровне верхнего волокна, так как вследствие изгиба происходит укорочение продольной

оси элемента на величину δ0. Поворот плоскости торца происходит вокруг поперечной оси, положение которой определяется из соотношения

Равенство tg φ = φ принято на основании опытных данных, со-

гласно которым угол поворота опорного сечения железобетонных изгибаемых элементов обычно невелик и редко превышает 1°.

Укорочение продольной оси легко определить при известной функции изгиба f(x) из разности длины дуги и длины хорды, стяги-

дольными связямиС. Изисхемы перемещения торца видно, что при рас-

положении продольной связи ниже оси поворота торца, т.е. при e0 > z, элемент испытывает действие распорного сжимающего усилия, выше

– растягивающего.

Возможность действия сжимающего усилия зависит от высоты элемента, которая при прямоугольном сечении, например, должна быть не менее 2z. Разделив полученное значение z на максимальное

e0 > 0,0039l , а для элементов прямоугольного сечения l / h <130. По-

следнее условие свидетельствует о возможности появления распоров практически в любых реальных конструкциях из железобетона.

82

В процессе испытаний конструктивных систем настилов и перекрытий получены данные, свидетельствующие об эффективном действии распоров, влияющих на жесткость и трещиностойкость железобетонных элементов.

15.3. Надёжность взаимодействия элементов

Проблема распорного взаимодействия связана с недостаточным развитием прикладных методов теории надежности. Эти методы имеют принципиальное значение и без их применения эффективность

системного подхода к исследованию конструкций здания резко снижается. До теоретического решения этойИпроблемы эффективным

может быть путь обеспечения надежности систем конструктивными

действие сдвигающих усилий, при конструировании межэлементных

методами. Например, в системах, элементыДкоторых испытывают

швов предусматривают шпоночные соединения для обеспечения на-

дежного взаимодействия элементов. Эффективно применение метал-

лических соединений для пластичного перераспределения усилий в

распорного взаимодействбя элементов перекрытий.

конструктивной системе и регулирования усилий взаимодействия,

Применение конструкт вных элементов и связей в конечном итоге повышает надежность сборных систем, но при условии обеспеченности их гарантированной прочностью и деформативностью. Решение обозначенных проблем связано с трудоемкими расчетами. Представляется, что без автоматизации вычислительного процесса и компьютеризации процессов проектирования и исследования решить проблему взаимодействия элементов здания практически невозможно.

Принципы совместной работы частей здания целесообразно использовать не только при проектировании и строительстве новых зданий, но и при реконструкции существующих. Так как ныне эксплуатируемые здания проектировали, в основном, без учета совместной работы сборных элементов, то реализация существующих в них резервов с наибольшим эффектом может быть использована именно при

83

реконструкции. Кроме этого, в процессе реконструкции, связанной с демонтажом или заменой сборных элементов, можно получить ценную информацию о состоянии межэлементных связей, работавших в реальных условиях в течение длительного времени. Обобщение этих данных позволит более эффективно решить проблему взаимодействия элементов здания.

ния нижних волокон статически определимой балки прямоугольного сечения:

опоры на величину 0. Именно из этого исходит расчётная схема, принимаемая для статически определимых балок. Но всегда ли возможна подвижка опор и какова её вероятность? В реальных конструкциях теоретически определить численное значение или измерить её практически невозможно из-за малости величины. В таких услови-

ях целесообразно принять эту величину случайной (т.е. 0 = 0 ) в диапазоне значений от 0 до max при крайне малой вероятности отсут-

1 Исследование выполнено с участием А.А. Комлева [16].

84

ствия распорных усилий, когда 0 = max , или максимального их значения, когда 0 = 0.

Используя предпосылку случайной природы подвижности опор, можно получить при известной изменчивости расчётные значения 0 для расчёта строительных конструкций по предельным состояниям первой 01 или второй группы 02. Если при расчёте по предельным состояниям первой группы положительным влиянием распоров можно пренебречь из соображений надёжности, то при достаточной величине распорных усилий и необходимой обеспеченности их значений для расчёта по 2-й группе предельных состояний учёт влияния распоров может быть достаточно эффективным.

Учитывая, что подвижность опор зависит от множества факто-

16.2. Расчет распорных усилий методом сил

К сожалению, приемлемой методики расчёта распоров, возникающих при стесненном изгибе железобетонных балок, в настоящее время нет.

Наиболее удобным для расчёта является метод сил, в котором неизвестным является распор H, а основной системой – статически определимая балка (рис. 16.1).

85