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

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

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 п.

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