Файл: Фоломеев, А. А. Снижение материалоемкости железобетонных конструкций-1.pdf
ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 29.10.2024
Просмотров: 64
Скачиваний: 0
срезывающие силы
' (*, о w 2 ' (м 0
’(у. О
К’ (•*. О
<h (*. 0
'(*, О
'(х , 0
+' (у<0
У'г ' (х, t)
ь (г, ()
|
|
|
|
|
|
Т а б л и ц а |
4 |
|
||
|
|
|
Узлы рамы |
|
|
|
|
|
|
|
А |
в |
В. |
А, |
А |
|
В |
в, |
|
л. |
|
|
|
1 |
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
t = |
|
|
|
|
^ — 2 |
|
|
|
|
|
4 |
|
|
|
|
" *и |
|
|
|
|
+ 1,27 - 1 ,2 8 |
— 1,26 + 1,28 + 1 , 2 0 |
- 1 ,1 7 |
- 1,11 |
+ 1 , is |
||||||
- 1.11 |
+ 1, 10 |
+ 1, 10 |
—1,11 |
- 1 ,0 4 |
+ 1 , 0 2 |
+ 1 , 02 |
- 1 ,0 4 |
|||
+ 1,33 —1,36 - 1 ,3 6 |
+ 1,35 + 1,27 |
- 1 ,3 0 |
- 1 ,3 3 |
+ 1,30 |
||||||
- 1 .1 7 |
+ 1, 12 |
+ 1,12 |
- 1 ,1 7 |
—1 , 1 0 |
+ 1,06 |
+ 1,06 |
- |
1 , 1 0 |
||
- 0 ,3 2 |
+ 0,42 |
+0,40 - 0 ,3 5 |
- 0 |
33 + 0,39 |
+0,36 - 0 ,3 4 |
|||||
|
t = |
1 |
|
t |
/ , = 0, 1 |
сек. |
|
|
|
|
|
25*о |
|
|
|
|
|||||
+ 0,98 - 0 ,9 6 |
- 0 .9 6 |
+ 0,98 |
+ 0,70 - 0 ,7 2 |
- 0 ,7 2 |
|
О |
О |
|||
- 0 ,8 0 |
+0,81 |
+0,81 |
- 0 ,8 0 |
-0 ,6 1 |
+ 0,59 |
—0,59 - 0 ,6 4 |
||||
+ 1,03 - 1 , 0 0 |
- 1 ,0 3 |
+ 1,06 + 0,73 - 0 ,7 0 |
1О+1о+ 0 .7 2 |
|||||||
- 0 ,7 2 |
+ 0,70 |
+ 0 ,7 0 - 0 ,7 2 |
- 0 ,5 7 |
+ 0 ,5 6 |
+ 0,56 - 0 ,5 7 |
|||||
- 0 ,4 9 |
+ 0,45 |
+ 0,48 - 0 ,5 2 —0,25 |
+ 0,27 |
+0,27 - 0 ,2 4 |
3. Осуществляется переход к определению производных каждо го столбца основного и видоизмененного определителей.
4. После нахождения численного значения ( |
+ ] |
для |
\ |
11/ !Ч—Т-1л |
|
каждого отдельного \>in определяют численные значения |
для вы |
ражения т.д/Ц
5. Вычисляются численные значения оригиналов функций сме щений, изгибающих моментов и перерезывающих сил.
Для вычисления оригиналов перемещений, изгибающих момен тов и перерезывающих сил на ЭЦВМ БЭСМ-4 сделаем допуще ние, что корни частотного уравнения собственных колебаний или известны, или значения +/л необходимо определить.
Второй случай описан ранее. Предположим, что значения р/„ известны. Тогда вычисление оригиналов деформаций элементов четырехстоечной рамы с учетом кручения стоек будет происходить следующим образом.
1.Засылка начальной цифровой информации, которая принята
ввиде констант I, Е, J и т. д.
93
2.Вычисление частот собственных колебаний ы.л-
3.Нахождение численных значений выражений/1л ( [^л), / 2п(У‘ч^)
ит. д. и производных от этих выражений при определенном со отношении параметров.
4.Представление сейсмической нагрузки в виде аналитичес ких выражений и нахождение численных значений ^in(t) при раз
личных значениях времени t и жесткостных и геометрических параметрах. Использованы численные значения, полученные по формулам (IV.53)— (IV.57).
5.Вычисление членов рядов (IV.53) —(IV.57), а также выраже ний и их численных значений для изгибающих моментов и перере зывающих сил с последующим суммированием для разных \цп.
6.Вывод в печать окончательных данных, которые далее пред ставлены в виде графиков и табл. 1—4.
Ниже приводятся блок-схемы выполнения машинных операций
на ЭЦВМ БЭСМ-4 (рис. 26, 27). I
§ 6. АНАЛИЗ ДЕФОРМАТИВНЫХ ФАКТОРОВ ЭЛЕМЕНТОВ ПРОСТРАНСТВЕННОЙ РАМЫ
Использование метода интегрального преобразования Лапласа позволило расширить круг представлений и возможностей динами ческого расчета рамных систем при действии горизонтальной сей смической нагрузки. С помощью упомянутого метода была решена задача о свободных и вынужденных колебаниях одноэтажной од нопролетной пространственной рамы, составленной из объемных крестов, без учета кручения в стойках.
Значения корней частотного уравнения собственных колебаний, и, следовательно, частот колебаний, полученные для случая без учета кручения в стойках, выше, чем для случая с кручением. Не обходимо отметить, что первые три частотные характеристики близки по значениям; особенно это проявляется при сравнении по вторым корням частотного уравнения. Влияние эффекта кру
чения ярко выражено для высших частот |
(четвертой и пятой) |
||
(рис. 28). |
|
|
|
На рис. 29—31 показан характер изменения смещений в объем |
|||
ном |
кресте по длине стойки (t), |
продольного (/) и поперечного |
|
(k) |
ригелей. |
|
объемного креста |
Как видно из иллюстраций, форма изгиба |
|||
близка к форме изгиба консоли с массой на конце. |
|||
В поперечном ригеле k изменение смещения по длине проявля |
|||
ется |
больше, чем в продольном i. |
Эта характерность выявляется |
94
Рис. 26. Блок-схема машинных операций на БЭСМ-4 (расчет без учета кручения).
Очистка регистра, перевод 10-^2
Засылка начальных значений a, {i, у,
l1! и' s. k'i-
Изменение а, 8, у. Восстановление и,
Изменение р., , восстановление
-----Изменен ie 6, восстановление t
Изменение t, |
восстановление kf |
Изменение |
k\\ k\ = £ /( : pS |
Счет правой части, т. е. вычисление
U, V', W, |
с? |
перевод 2 - ^ 1 0 |
и печать |
Проверка окончания по kf
Да.
Проверка окончания по t
Даj
Проверка окончания по t
Да!
Нет
Нет
Нет
Нет
Проверка окончания по р.,л
Да!
Проверка окончания по а, ,8 у
Да
Нет
Стоп
Рис. 27. Блок-схема машинных операций на БЭСМ-4 (расчет с учетом кручения).
при меньших размерах поперечного сечения и больших значениях длин элементов.
В случае увеличения поперечного сечения и уменьшения длины характер изменений смещения продольного и поперечного ригелей
в объемном кресте почти аналогичен.
На рис. 32—34 представлены эпюры смещений, изгибающих мо ментов и перерезывающих сил дл четырехстоечнои рамы, расчлененной на плоские рамы. По ха
рактеру |
изменений |
смещения, |
|
|
|
||||||||
изгибающих моментов и перере |
|
|
|
||||||||||
зывающих |
|
сил |
в портальных и |
|
|
|
|||||||
замкнутых плоских |
рамах, полу |
|
|
|
|||||||||
ченных при |
расчленении |
прост |
|
|
|
||||||||
ранственной рамы, можно сде |
|
|
|
||||||||||
лать следующие выводы: |
|
|
|
|
|
||||||||
1. |
С увеличением времени дей |
|
|
|
|||||||||
ствия |
импульса |
возрастает |
вели |
|
|
|
|||||||
чина смещения, причем величина |
|
|
|
||||||||||
смещений |
продольного |
ригеля |
в |
|
|
|
|||||||
плоскости xoz больше, чем в |
|
|
|
||||||||||
плоскости |
хоу. |
Это |
свидетельст |
|
|
|
|||||||
вует о преобладающей |
|
доле де |
|
|
|
||||||||
формаций |
продольного |
ригеля |
в |
|
|
|
|||||||
плоскости xoz. Точки перегиба в |
|
|
|
||||||||||
плоскостях xoz |
и |
хоу |
близки, |
|
|
|
|||||||
но не совпадают. |
|
и попереч |
|
|
|
||||||||
2. |
Если |
для |
стоек |
|
|
|
|||||||
ных |
ригелей характер |
изменения |
|
|
|
||||||||
смещений |
|
аналогичен |
случаю, |
|
|
|
|||||||
приведенному ранее (т. |
е. в сис |
|
|
|
|||||||||
теме «объемный крест»), |
то для |
|
|
|
|||||||||
продольных |
ригелей |
i |
изменение |
|
|
|
|||||||
Vn Wn |
насколько |
|
позволил |
Рис. 28. Изменение корне'] частот |
|||||||||
уловить масштаб, в |
замкнутых |
||||||||||||
ного уравнения с учетом и без учета |
|||||||||||||
рамах иное, |
чем |
в |
объёмном |
|
кручения. |
|
|||||||
кресте. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
3. |
Эпюры изгибающих |
моментов |
Vt для продольных риге |
||||||||||
лей имеют криволинейное очертание. |
|
||||||||||||
4. |
Эпюры изменения |
перерезывающих сил для V’t и W t“ кри |
|||||||||||
волинейные, |
причем |
величина |
|
Wt |
меняет знак, a I/” |
имеет вы |
|||||||
пуклую пологость |
с |
уменьшением |
значений ближе |
к узлам и |
переменным по длине ригеля максимумом, в каждом отдельном случае имеющем разные уровни.
5. Максимальное значение эпюр смещений, изгибающих мо ментов и перерезывающих сил наблюдается при действии импуль
сивной нагрузки продолжительностью t = |
t0. |
7-207 |
97 |
( а
1,0
|
|
|
| |
■ ■ ■. |
|
1,5 |
2,5 |
3,5 |
4.5 |
0,5 |
1,5 |
Uj(Z,
Рис. 29. Изменение смещений в объемном крес те по длине элемента U^ при действии импуль
сивной нагрузки, I = 6 ,0 (а) и 3,0 м (б)\
/ - p |
F = |
0 |
, 0 0 |
9 |
S , |
2 |
- р |
/ ? = 0 , 0 3 8 4 . |
Рис. 30. Изменение смещений в объемном крес те по длине элементов Vt и Uk при действии
импульсивной нагрузки, I = 6,0 (а) и 3,0 м (б):
/ - p |
F = |
0 , 0 0 9 6 , |
2 |
- р |
/ ? = 0 , 0 3 8 4 . |
При построении эпюр смещений четырехстоечной рамной систе мы для продольного ригеля i была выбрана функция Vi, характе ризующая смещение ригеля в плоскости хоу, так как не было необ ходимости построения результирующей эпюры смещения от двух функций Vt и в каждом отдельном случае.
Характер изменения Vt и Wt был с достаточной степенью
ясности выявлен ранее при анализе колебаний рамной системы, расчлененной на плоские рамы, и без учета кручения стоек. Как будет выяснено в дальнейшем, наиболее интересную картину распределения усилий в элементах рамы дают эпюры изгибающих
моментов и перерезывающих сил. Наибольшая доля |
при построе |
|||||||||||||
нии эпюр смещений с учетом кручения |
в стойках приходится |
на |
||||||||||||
стойки и |
поперечные |
ригели. |
На |
|
|
|
|
|
||||||
рис. |
35 показаны эпюры смещений, |
|
|
|
|
|
||||||||
которые с |
большой |
наглядностью |
|
|
|
|
|
|||||||
характеризуют изменения |
конфи |
|
|
|
|
|
||||||||
гураций рамы во времени и в про |
|
|
|
|
|
|||||||||
странстве. |
|
|
было |
реализова |
|
|
|
|
|
|||||
В дальнейшем |
|
|
|
|
|
|||||||||
но предложение |
о раздельном |
|
по |
|
|
|
|
|
||||||
строении эпюр изгибающих |
момен |
|
|
|
|
|
||||||||
тов и перерезывающих сил с учетом |
|
|
|
|
|
|||||||||
изгибных колебаний стоек и колеба |
|
|
|
|
|
|||||||||
ний продольного ригеля в плоскос |
|
|
|
|
|
|||||||||
ти xoz, с учетом крутильных колеба |
|
|
|
|
|
|||||||||
ний стоек |
совместно |
с изгибными |
|
|
|
|
|
|||||||
колебаниями |
ригеля |
в |
плоскости |
|
|
|
|
|
||||||
хоу. Это схематическое разделение |
|
|
|
|
|
|||||||||
оказалось весьма удачным и позво |
|
|
|
|
|
|||||||||
лило выделить две фазы |
в колеба |
|
|
|
|
|
||||||||
ниях рамной системы при действии |
Рис. |
31. Изменение смещений i |
||||||||||||
импульса: |
фазу изгибных |
и |
фазу |
|||||||||||
крутильных |
колебаний |
стойки. |
В |
объемном кресте по длине эле |
||||||||||
действительности |
стойки |
испыты |
ментов Vt при действии импуль |
|||||||||||
сивной нагрузки, |
I = 6 , 0 |
(a) |
i |
|||||||||||
вают |
изгибно-крутильные |
колеба |
|
3,0 м |
(б) : |
|
|
|||||||
ния, поперечный |
ригель — изгибные |
|
/ —р/7—0,0096, г-рд^.озв-}. |
|
|
|||||||||
колебания в плоскости хоу, |
а про |
|
в плоскостях хоу |
и xoz. |
||||||||||
дольный ригель — изгибные |
колебания |
Было принято предположение, что изгибные колебания ригеля в плоскости хоу более причастны к появлению кручения в стойках.
Рассмотрим первое явление. Судя по эпюрам изгибающих мо ментов (рис. Щ), доля кручения в стойках по сравнению с изгибом была, естественно, меньше, но в пределах 20% от изгиба. Нам ка жется, что на данные цифры следует обратить внимание, если
учесть, что бетон плохо работает на срез.
а гг
Характер изменения эпюр V{ и Wt в обоих случаях криво линейный, с несовпадающими точками перегиба. Даже простое
99