Файл: Глуховский А.Д. Каркасы многоэтажных промышленных зданий с крупной сеткой колонн.pdf

линии прогибов фермы в делом. Колонны практически не получили вертикальных перемещений.

При расчетной нагрузке прогибы, полученные в ре­ зультате эксперимента, были сопоставлены с прогиба­ ми, полученными при расчете в узлах 10, 11, 26 и 27 (табл. 26). Из таблицы видно, что прогибы, полученные

Рис. 24. Место разрушения рамы

в результате расчета (без учета трещин), и прогибы, по­ лученные при эксперименте, близки по своему значению.

При нагрузке, в 1,5 раза превышающей расчетную, общие прогибы ферм возросли до 8— 12 мм. При этом местные прогибы между стойками ферм достигли 2 мм. Стойки ферм в горизонтальной плоскости рамы имели

Т а б л и ц а 26

Прогибы при расчетной нагрузке

74

прогибы 1—2 мм. Колонны по всем этажам рамы осели на 3—5 мм. Общий ход развития деформаций во всех элементах рамы не изменился.

При нагрузке, в 2,4 раза превышающей расчетную, общий прогиб ферм составил 20 мм, а местные прогибы поясов ферм между стойками составили 2—3 мм.

Стойки ферм получили горизонтальный прогиб до

4 мм. Горизонтальные смещения колонн составили 5 и 3,8 мм. Средняя колонна осела на 7—8 мм.

Таким образом, эксперимент показал, что по жестко­ сти фермы вполне удовлетворяют нормативным требо­ ваниям.

Первые волосяные трещины появились в вутах узлов 9, 10, 11 и 12 при расчетной нагрузке (рис. 26). Они рас­ полагались перпендикулярно срезу вутов, и ширина их раскрытия не превышала 0,05 мм. Глубина распростра­ нения 2—3 см. На верхнем поясе фермы, даже в растя­

75

нутых зонах, трещин не было. При нагрузке, превышаю­ щей расчетную в 1,5 раза, ранее возникшие трещины раскрылись до 0,2—0,3 мм, их глубина распространи­ лась на всю высоту вута (7—8 см), а рядом с ними по­ явились новые, ширинараскрытия которых доходила до 0,05 мм.

Появились первые трещины и в растянутой зоне вутов узлов 2 и 3. Толщина этих трещин также не превы­ шала 0,05 мм.

Было зафиксировано несколько волосных трещин на наружной стороне крайней колонны в районе узла 1. Ширина раскрытия трещин не превышала 0,05 мм\ глу­ бина— до середины сечения стойки (6—8 см)\ направ­ ление— 45° к вертикали. Когда ширина раскрытия тре­ щин на вутах узлов 9 и 12 достигла при двойной рас­ четной нагрузке 0,2—0,7 мм, бетон вутов практически

76

перестал работать на растяжение. Косые трещины шири­ ной 0,05—0,2 мм распространились почти на 7з высоты пролетных стоек фермы снизу и сверху от узлов 2, 3, 10 к 11. Добавились трещины в растянутой зоне крайней колонны вблизи узлов 1 и 9.

При разрушающей нагрузке (2,4 расчетной) все рас­ тянутые зоны узлов 1, 2, 3, 4, 9, 10, И и 12 покрылись сетью трещин шириной от 0,05 до 0,8 мм. В сжатой зо­ не вута узла 10 начал выкрашиваться бетон и появилась большая (шириной 2—3 см) сквозная трещина.

Надо отметить, что в левой верхней ферме трещины раскрылись раньше, чем в других фермах, и распростра­ нение их было более интенсивное, так как защитный слой в этой ферме оказался больше проектного.

По трещиностойкости все ригели-фермы также удо­ влетворяют нормативным требованиям.

Проведенное испытание дало возможность изучить работу рамы за пределами упругости. Первые трещины возникли при расчетной нагрузке в узлах примыкания нижних поясов ферм к колоннам (узлы 9 и 12). Про­ изошло перераспределение усилий: часть момента из уз­

моментом в стойке фермы. При этом величина момента возрастала как в панели, так и в стойке, поэтому появи­ лись небольшие трещины в стойке, примыкающей к ниж­ нему поясу. При дальнейшем увеличении нагрузки про­ должается процесс перераспределения усилий: увеличи­ ваются моменты на стойках в узлах 10 и И, трещины в них раскрываются, жесткость узла падает и усилие пе­ реходит на второй конец стойки (узлы 2, 3 — примыкание к верхнему поясу). Момент в стойках узлов 2 и 3 рас­ тет, II в этих узлах тоже раскрываются трещины. Мо­ мент в стойках уравновешивается моментами в панелях верхнего пояса (сечения 3—4 и 1—2 на рис. 26). При раскрытии трещин в этих сечениях увеличивается момент в сечениях 1 и 4, величина момента возрастает и в ко­ лонне. Дальнейшее увеличение нагрузки вызывает зна­ чительное возрастание момента в середине средней па­ нели рамы и раскрытие трещин.

Увеличение нагрузки свыше двойной расчетной вле­ чет за собой рост количества трещин, ширины их рас­ крытия и глубины проникания, резко возрастает дефор­ мация системы.

77

Из схемы деформаций (см. рис. 25) видно, что под влиянием растягивающих усилии (в нижних поясах ферм) и сжимающих (в верхних поясах ферм) наблюда­ ется смещение узлов примыкания нижних поясов к ко­ лоннам.

В процессе загружения ферм испытательной нагруз­ кой измеряли абсолютную величину деформаций бетона и арматуры в различных сечениях элементов. По абсо­ лютным деформациям подсчитаны напряжения и в этих сечениях. Измеренные напряжения, возникшие в симметричных точках модели рамы относительно цен­ тральной оси, одинаковы по знаку и близки по значению. Наибольшие величины напряжений имели место в уз­ лах примыкания верхних и нижних поясов ферм к ко­ лоннам (узлы 4, 5, 12, 13, 20, 21, 28, 29) и узлах примы­ кания стоек фермы к верхним и нижним поясам (узлы

3,6,11, 14, 19, 22, 27, 30).

Следует подчеркнуть, что знаки фактических усилий полностью совпадают с расчетными. Величины растяги­ вающих напряжений нижних поясов ферм первого яру­ са несколько больше, чем второго, что также соответст­

Характер напряженного состояния при расчетной нагрузке по сравнению с нормативной нагрузкой не из­ менился, но величины напряжений увеличились. Напри­ мер, растягивающие напряжения в местах примыкания нижних поясов ферм к центральной опорной стойке (уз­ лы 28 и 29) возросли до 1680 кгс/см2, и в вутах этих у з ­ лов появились первые волосные трещины, ширина рас­ крытия которых не превышала 0,05 мм.

При расчетной нагрузке напряжения в арматуре бы­ ли меньше расчетных, так как прочность бетона на рас­ тяжение в раме больше расчетной. В связи с этим при определении усилий ввели коэффициент 1,4. С учетом коэффициента перехода (k =1,4) от натуры к модели на рис. 27, а даны усилия в ферме первого яруса рамы при расчетной нагрузке, на рис. 27, б — усилия в ферме пер­ вого яруса рамы в результате расчета.

В табл. 27 сравниваются изгибающие моменты, полу­ ченные при статическом расчете и экспериментальной проверке рамы. Из этой таблицы видно, что усилия, по-

78

Рис. 27. Эпюры моментов п ригеле-ферме (значения усилий даны

всечениях, выделенных на эпюре утолщенными линиями)

а— эпюра моментов при испытании: б — эпюра моментов при расчете

Рис. 28. Общий вид испытания модели рамы

лученные в результате расчета н эксперимента, близки по значению.

Общий вид испытания крупной модели-рамы показан на рис. 28.

Анализ работы крупной модели в предельном состоя­ нии позволил выявить места образования пластических шарниров в рамах с ригелями-фермами. Первый пла­ стический шарнир образуется в местах стыка нижнего пояса фермы с крайней колонной, второй — в стыке ниж­ него пояса фермы с крайней стойкой фермы, третий —

что это перераспределение не должно превышать 10%.

Т а б л и ц а 27

Сравнительная таблица изгибающих моментов (тс-м), полученных при статическом расчете и экспериментальной проверке

под расчетной нагрузкой

Сечение (см. рис. 26)

Момент

17—1S 1S—17 IS—19 19— IS, 19—20 20—19 IS—26 26—IS

80