Файл: Вопросы сейсмостойкого строительства [сборник статей]..pdf

полнения на стойки; на верхний ригель 1-го этажа пришлось 6— 10% нагрузки. Заполнение 1-го этажа оказалось в менее напряженном состоянии, чем 3-го.

Важное значение для построения расчетной схемы стенки имеет тот факт, что по мере удаления от места загружения сосредоточенными силами кривая распределения напряже­ ний ay по фронту заполнения выравнивается, приближаясь,, как и в стенке П-2, к прямой линии (рис. 8а).

В стенке К-2 перераспределение усилий происходило в ос­ новном в уровнях ригелей до 40% на 1-й ступени и незна­ чительно до 4% в пределах этажа за счет неровностей клад­ ки и трения между заполнением и стойками (табл. 7).

137

1-й ЛАЖ, C8U.2

b = = L - = j

Рис. 10. Эпюры деформаций 8х в заполнении стенок К-1 (а) и К-2 (Gj.

i;if>

on

Рис. 11. Эпюры деформаций элементов каркаса стенок К-1 (а) и К-2 (б).

На 6-й ступени испытаний на верхний ригель первого этажа стенки К-2 было передано через заполнение до 76% нагрузки, приложенной к 3-му этажу. Напряжения в запол­

Стенки Т-1, Т-2 и Т-3 с проемами в заполнении

По мере загружения стенки с проемами претерпевали те же стадии напряженно-деформированного состояния, что и стенки с глухим заполнением. Наличие проемов не отрази­ лось существенно на характере перераспределения усилий как по фронту, так и по высоте стен.

Одноэтажная стенка

Для стенки П-7 (рис. 12 а) при перераспределении уси­ лий. как по фронту, так и по высоте имели место те же за­ кономерности, что и при перераспределении усилий в трех­ этажных образцах. Стенка П-7 разрушилась при суммарной нагрузке 30 т, в то время как рама без заполнения, загру­

началось смятие бетона и появились трещины при нагрузке 15 т. Эпюры деформаций е х в поперечных сечениях верхнего ригеля под нагрузкой и у стоек показаны на рисунке 13. Ха­ рактер разрушения стенки П-6 показан на рисунке 12 б.

Во многих районах СССР для возведения стен каменных зданий широко используют природный камень сравнительно невысокой прочности (марки 35—50). В этом случае при проектировании зданий повышенной этажности толщину не­ сущих стен нижних этажей обычно принимают свыше 40 см. Естественно, это отрицательно сказывается на технико-эко­ номических показателях здания. В этой связи установлен­ ный описанными экспериментами характер распределения напряжений по высоте каркасно-каменных . стен II типа представляет несомненный интерес, поскольку указывает на возможность увеличения числа этажей зданий со стенами толщиной не более 40 см даже при выполнении их из камня сравнительно невысокой прочности.

141

Рис. 13. .Эпюра деформаций £х в бетоне верхнего ригеля стенки П-7 в поперечных сечениях под нагрузкой (а) и у стойки (б):

ную систему железобетонного каркаса можно принять ста­ тически неопределимую раму, состоящую из элементов с уп­ ругим основанием. Для составления основной системы целе­ сообразно воспользоваться методом перемещений. Тогда система канонических уравнений будет иметь »чд:

где Х ь Х2,..., Хп — неизвестные линейные и угловые переме­ щения узлов рамной системы. Коэффициенты вида аПк пред­ ставляют собой реакцию в связи п от перемещения равного единице, по направлению связи к в основной системе. Сво­ бодные члены вида Апр представляют реакцию в связи п от нагрузки в основной системе.

При расчете рам с заполнением число неизвестных оста­ ется таким же, как и при расчете обычных рам. Необходимо только при определении коэффициентов апк и А пр учесть упругое основание. Для этого в случае сплошного основания

143

путем расчета в численном виде балок, лежащих на преры­ вистом упруго,м основании, при единичных перемещениях и грузовых воздействиях.

Принимается следующий порядок расчета каркасно-ка­ менных стен.

1.Выбирается основная система.

2.Определяются коэффициенты апк и Л пр канонических уравнений (4), для чего строятся эпюры моментов основной

системы от единичных перемещений и внешней нагрузки. При этом элементы системы рассматриваются как балки на упругом основании. Построение эпюры моментов от внешней нагрузки следует начинать с определения опорных моментов

где 2Р — суммарная вертикальная нагрузка на верхний ри­ гель;

R — опорная реакция ригеля.

За счет перераспределения усилий с заполнения на стой­ ки в пределах этажа нагрузка Nb передаваемая на нижерасположенный ригель заполнением верхнего этажа, со­ ставит:

где Т — суммарное сдвигающее усилие между стойками и заполнением данного этажа **.

Основываясь на экспериментальных данных, представлен­ ных на рисунках 3, 8, характер распределения нагрузки Ni па длине ригеля можно принять равномерным.

В случае расчета несущих стен на рассматриваемый ри­ гель будет передаваться постоянная (G) и временная (V) нагрузки от перекрытия данного этажа. Таким образом, на второй (считая сверху) ригель рамы будет воздействовать нагрузка, равная:

Далее расчет продолжается в описанной последовательности..

* Справедливо для случая симметричного загружения ригеля.

** Методика определения усилия Т изложена в разделе 4 настоящей' статьи.

144

Для нахождения значений коэффициента Апр достаточно определить опорные моменты ригелей, а для построения эпюр изгибающих моментов необходимо произвести полный расчет каждого ригеля, используя известные методы строи­ тельной механики.

3. Решая канонические уравнения в численном виде, полу чим значения перемещений (X*) по направлению введенных связей. Умножая эпюры моментов от единичных перемеще­ ний на соответствующие значения Х { и складывая их с эпю­ рой моментов от нагрузки, построим суммарную эпюру мо­ ментов. В качестве примера на рисунке 14 приведены эпюры моментов для рамы стенки П-2, построенные без учета и с учетом заполнения. Как видно, они существенно отличаются друг от друга.

При построении эпюр перерезывающих сил Q в ригелях каждый ригель рассматривается как балка на упругом осно­ вании с шарнирными опорами и моментами на концах.

У й э т а ж

тем суммирования усилия в основании стойки вышележаще­ го этажа, опорной реакции ригеля, проходящего над рас­ сматриваемым сечением стойки, и усилия Т в этом сечении.

ригелей стенки П-2, обнаружившие близкую сходимость с соответствующими экспериментальными эпюрами (рис. 15).

При проверке прочности стенового заполнения последнее рассчитывается как пластинка в плоско-напряженном состоя­ нии. Напряжения в пластинке могут быть определены ме­ тодом сетск [2, 10] с использованием ЭВМ.

146