Файл: Сергеев, Д. Д. Проектирование крупнопанельных зданий для сложных геологических условий.pdf

ВУЗ: Не указан

Категория: Не указан

Дисциплина: Не указана

Добавлен: 23.10.2024

Просмотров: 83

Скачиваний: 0

ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.

48

Полоса стены в сечении z армируется на совместное действие момента М, и вертикальной силы Nz, которая алгебраически складывается из вертикальной нагрузки Qz, приходящейся на полосу выше сечения z, и вертикальных сил dz У, расположен-

z

ных выше сечения z,

т . е . NZ=QZ±2,Y.

При

действии

Nz вверх

 

 

 

о

 

 

 

 

полоса рассчитывается

и армируется

как внецентренно

растяну­

тый элемент, а при действии Nz вниз — как внецентренно

сжатый

элемент.

 

 

 

 

 

 

 

Возможность действия горизонтальной нагрузки в двух про­

тивоположных

направлениях требует

проверки к а ж д о й полосы

стены на

оба

направления горизонтальной

нагрузки.

Наиболее

опасное

сечение полосы находится в

ее основании.

Вертикаль­

ные полосы, и особенно горизонтальные стыки в них, проверяют расчетом и конструируют на действие приходящихся горизон­ тальных поперечных сил.

Такая работа панельной стены с проемами на горизонталь­ ную нагрузку характерна при относительной неизменности жест­ кости во всех элементах стены. Эта неизменность в достаточной

степени обеспечивается, когда

на

стену действует горизонталь­

ная нагрузка, не в ы з ы в а ю щ а я

в

обжатых полосах

стены нор­

мальных вертикальных растягивающих напряжений .

З а

преде­

лами такой нагрузки, при росте

горизонтальных сил

на

стену с

проемами, жесткостные характеристики элементов стены непре­ рывно и неопределенно меняются по сравнению с начальными . Это проявляется в нелинейной зависимости между горизонталь­ ными силами и деформациями в элементах стены, что много­ кратно зафиксировано при испытании зданий мощной вибраци­ онной машиной, а т а к ж е при испытании моделей зданий.

Изменение характера работы панельной стены с проемами при росте горизонтальной нагрузки затрудняет суждение о сте­

пени

ее статической

надежности

по результатам

расчета в уп­

ругой

стадии

на заданную

горизонтальную нагрузку.

Учет изменения жесткостных характеристик в элементах па­

нельной стены

с проемами

при

росте горизонтальной нагрузки

представляет

весьма

сложную

задачу . К а ж д а я

вертикальная

полоса панельной стены с проемами, рассматриваемая в расчете как «основная» статически определимая система, по существу, является статически неопределимой системой. Все методы опре­

деления жесткостных

характеристик перемычек на действие

различных

(по высоте

стены)

поперечных сил требуют экспери­

ментальной

проверки.

Всем

этим вопросам в настоящее время

уделяют большое внимание многие исследователи. Поэтому ог­

раничимся

весьма

приближенным, в основном качественным,

анализом

работы

панельных

стен

с проемами в случае развития

пластических деформаций в

ее

элементах

при действии

расту­

щей горизонтальной

нагрузки.

 

 

 

Рассмотрим

первоначально

условную

статическую

модель

4—107

49



симметричной двухветвевой стены с проемами, в которой верти­

кальные полосы имеют неизменные

жесткостные характеристи ­

ки при росте горизонтальной нагрузки.

На рис. 13, г—е приведены три

основные схемы изменения

интенсивности усилий в перемычках по вертикали при росте го­

ризонтальной нагрузки на стену.

 

 

 

Н а рис. 13,г показана схема

изменения по высоте стены по­

перечных сил У в перемычках, соответствующая

уровню

гори­

зонтальной нагрузки, превышение которого вызывает

начало

трещинообразования в наиболее

напряженной

перемычке. Ха­

рактерным д л я этой схемы является наиболее низкое располо­ жение максимальной поперечной силы ввиду наименьшей подат­

ливости перемычек,

сохраняющейся

до появления в них трещин.

Н а рис. 13,<?

показана схема

изменения по высоте степы по­

перечных сил Y

в

перемычках,

соответствующая уровню гори­

зонтальной нагрузки, превышение

которого вызывает ярко вы­

раженное развитие

пластических

деформаций в наиболее на­

пряженных перемычках. Сопутствующее этому уровню горизон­

тальной нагрузки развитие трещин

в

перемычках, а т а к ж е

рост

локальных деформаций в полосах

местах примыкания

пере­

мычек) заметно повышают податливость наиболее напряженных

перемычек. Характерной

для этой стадии загружения является

тенденция

к

некоторому

перемещению

вверх

максимальной

по­

перечной

силы.

 

 

 

 

 

 

 

 

На

рис. 13, е показана

схема изменения по высоте стены по­

перечных

сил

У в перемычках, соответствующая уровню

горизон­

тальной

нагрузки, при котором

в

основной

части

наиболее

напряженных

перемычек

ярко

проявляются

пластические

де­

формации . Упругое противодействие этих перемычек в виде

при­

ращения

в

них

сил У

перемещениям

торцов вертикальных

полос

стены

при

дальнейшем

росте

горизонтальной

нагрузки

прогрессивно убывает. Это вызывает выравнивание величин по­ перечных сил У в наиболее напряженных перемычках, как пока­ зано на рис. 13, е. В приближенном представлении вертикальные пеперечные силы в перемычках по достижении предельной вели­

чины У п р больше не увеличиваются при дальнейшем

росте

гори­

зонтальной нагрузки и

росте

пластических

деформаций в

пере­

мычках. Вертикальная

поперечная сила У достигает

предельной

величины У п р при развитии

деформаций

текучести

в горизон­

тальных стержнях на опорах перемычки. Действие деформаций текучести в горизонтальной арматуре перемычек м о ж н о принять

эквивалентным действию пластических

шарниров

на опорах

перемычек. П о своему влиянию

на работу

стены с проемами при

росте горизонтальной нагрузки

действие

поперечной

силы У п р в

перемычке с пластическими ш а р н и р а м и на опорах эквивалентно действию постоянной вертикальной силы, приложенной к торцу

реально

разрезанной перемычки и равной по величине ± У П р

(рис. 13,

ж).

50


П ри образовании пластических шарниров на опорах всех пе­ ремычек под действием соответствующей нагрузки стена с прое­ мами превращается в статически определимую систему. Ее мож ­

но рассматривать

в

виде двух самостоятельных

вертикальных

полос А и Б, на которые действует та

ж е горизонтальная нагруз­

ка, а по линии вертикального

сечения стены приложены посто­

янные

силы

± У п р . При дальнейшем

росте

горизонтальной

па-

грузки

этот

х а р а к т е р

работы

сохраняется

до тех

пор, пока

на

опорах

перемычек

действуют

пластические

шарниры, а в осно­

вании

вертикальных

полос А

и Б не развиваются

пластические

деформации .

 

 

 

 

 

.

 

 

СТАТИЧЕСКИЕ СХЕМЫ РАБОТЫ СТЕН С ПРОЕМАМИ НА ГОРИЗОНТАЛЬНУЮ НАГРУЗКУ, ВЫЗЫВАЮЩУЮ ОБРАЗОВАНИЕ ПЛАСТИЧЕСКИХ ШАРНИРОВ НА ОПОРАХ ВСЕХ ПЕРЕМЫЧЕК И В ОСНОВАНИИ ВЕРТИКАЛЬНЫХ П О Л О С СТЕНЫ

При неограниченном росте горизонтальной нагрузки неиз­ бежно образование пластических шарниров в основании верти­ кальных полос стены. О б р а з о в а н и ю пластических шарниров спо­

собствует концентрация больших

вертикальных

деформаций eg

в бетоне в нижней зоне полосы и развитие деформации

текучес­

ти в растянутой арматуре в зоне, прилегающей

к нижнему гори­

зонтальному

стыку (рис. 14, а ) . Характер изменения деформаций

сжатого

торца

вертикальной

полосы

показан на рис. 14, г. Он

вызван

резким

увеличением

ое к низу

полосы (рис.

14,6)

и соот­

ветствующим

 

уменьшением

EQ

(рис. 14, s).

З а ш т р и х о в а н н а я

часть деформаций

ео сжатого торца

полосы в зоне первого эта­

жа, деформации

местного

с ж а т и я

 

фундамента,

его

изгибные

деформации,

и особенно его

поворот

от деформации

грунтового

основания, вызывают основную часть вертикальных перемеще­ ний всех точек сжатого правого торца. Развитие деформаций те­

кучести в нижней части

растянутой вертикальной

арматуры по­

лосы, изгибные

деформации

фундамента,

а т а к ж е

его

поворот,

вызванный

д е ф о р м а ц и я м и

грунтового

основания

и

частичной

потерей контакта с основанием,

вызывают

основную

часть вер­

тикальных

перемещений

всех

точек левого торца

полосы. Это

дает основание

условно

сконцентрировать

деформации

сжатия

в теле фундамента, а деформации р а с т я ж е н и я — в зоне

нижнего

горизонтального

стыка и рассматривать

широкую

полосу стены

иедеформируемой, пренебрегая незначительными д е ф о р м а ц и я м и по высоте стены (рис. 14, д ) . П р и н и м а я такое условие, в даль ­ нейшем приближенно считаем, что вертикальное перемещение

точек левого и правого торцов полосы (рис. 14, д)

определяется

формулами:

 

 

 

 

/ п Р

-;

ad0;

}

(H-О

f„

=

a(h~d0)

 

 

4*

 

 

 

51


Рис. 14

52

П р и такой зависимости перемещение системы стен в предельном

состоянии

может быть в ы р а ж е н о функцией угла а. Предельная

величина

угла а ограничивается условиями, о которых подроб­

нее будет сказано ниже.

 

О б р а з о в а н и е пластических шарниров в основании вертикаль­

ных полос

способствует выравниванию

усилий в перемычках-

связях, работающих в упругой стадии, а

при дальнейшем росте

горизонтальной нагрузки способствует равномерному развитию пластических шарниров на опорах всех перемычек.

Пластические шарниры в основании вертикальных полос сте­

ны могут

развиваться

до

и после образования

пластических

шарниров

на опорах

всех

перемычек, а т а к ж е

в процессе их

образования . Горизонтальную нагрузку, в ы з ы в а ю щ у ю образова ­

ние

пластических

шарниров в основании

вертикальных

полос

стены

и на

опорах всех перемычек, п р е в р а щ а ю щ у ю

стену

с

про­

емами

в изменяемую

систему,

условимся

 

называть

Рпр.

Поря ­

док

образования

пластических

шарниров

на опорах перемычек

и в основании

полос

не влияет

на

определение

величины

РП р-

Эта

величина

определяется

из

условия

мгновенного

равновесия

изменяемой

системы,

находящейся

иод

 

действием

Р п р

и

по­

стоянных вертикальных сил, в том числе

сил

У п р ,

приложенных

к вертикальным

полосам стены

по оси сечения перемычек. Рас ­

смотрим это на конкретных

примерах.

 

 

 

 

 

 

 

 

Д л я двухветвевой

стены

(рис. 14, е)

из

условия

мгновенного

равновесия

получим

равенства

(II . 2а), по которым

определяется

РП р,

а т а к ж е

работа

вертикальных

полос А

и Б

в

предельном

состоянии:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

пр

 

пр-0

 

А.пр

 

ß,np

 

' hA +

hB

 

,

,

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

M А,пр

 

А,пр

К +

£j

 

пр>

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

J £ , n p

 

Б,пр=0

 

 

 

Y y

 

 

 

 

 

(И. 2a)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

I

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

А,пр

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

î

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

So

 

 

As +

<o

SO;

 

 

 

 

 

 

 

Ре£ ,np_. = t

M

£,np

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

P

_

p

L

p

 

 

 

 

 

 

 

)

 

 

 

 

 

 

 

np

 

A,np

~>

Б.пр'

 

 

 

 

 

 

 

 

Равенства (II.2a) не

меняются,

если

У п р

 

имеет

два

значения

по

высоте

стены.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

53