Строительные лаги  Справочник 

0 [ 1 ] 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33

I 0.3

Mill

I II II

Рис. 1.1

На рис. 1.2 а и 1.2. б приведены эпюры изгибающих моментов и нормальных сил в конструктивных элементах. На рис. 1.3 а и 1.3 б приведены эпюры тех же усилий, если бы перекрытия и фундаментная плита рассчитывались отдельно, т.е. перекрытия рассчитывалось на опорах, имеющих внизу жесткие защемления, а фундаментная плита рассматривалась без учета совместной работы с вышележащими конструкциями на нагрузки, соответствующие усилиям в вертикальных элементах, собранные по грузовым площадям.

М=21.5

М=17.0

М=282.8

М= 191.9

М=63.8

М= 191.9

М=21.5

М=17.0

N=-1.4

N=-1.4

N=-362.7

N=-522.5

N=-362.7

N=1.4

fi fi

N=1.4

tq 11л 1

2 \t \l

Рис. 1.2

М=20.5

М=145.3

М=10.1

М=205

М=10.1

М=186.3

-т~-

М=24.7

M=10.1Jj

M=10.1

М=404.3

N= -9.3

N= -339.6

N= -9.3

N= -568.7

N= -339.6

N= 0.28

N= 0.28

Рис. 1.3

Сравнивая эти результаты можно отметить следующие эффекты, выявленные на основе учета совместной работы элементов каркаса.

Эффект 1: первая схема более жесткая, т.е. в отношении к свайному основанию больше приближается к жесткому штампу. Это приводит к определенной перегрузке крайних свай, имеющих большую жесткость. Этот эффект будет более подробно рассмотрен в разделе 5.

Эффект 2: изгибающие моменты в фундаментной плите в первой схеме (М4=324,3/илг) меньше, чем во второй (М4=404,3тм), так как группа мембранных сжимающих усилий в вышележащих перекрытиях и растягивающих в фундаментной плите создает пару, уменьшающую изгибающие моменты в фундаментной плите (эффект пространственной фермы Веренделя). Сами по себе величины мембранных усилий незначительны (сжимающие усилия в полосе первого перекрытия всего 1,4т) и мало влияют на напряженно-деформированное состояние плит, но большое плечо этих групп усилий (высоты этажей) делает весьма существенным разгрузочный эффект.

Эффект 3: схема работы крайних стоек по двум сравниваемым схемам отлична. Реальные расчеты высотных зданий показывают, что крайние колонны (пилоны) как правило, испытывают значительные изгибающие моменты, обусловленные необходимостью воспринять сдвиговые усилия, чтобы вовлечь в работу плиту вышележащего перекрытия и вообще их схема работы отличается от схемы представленной на рис. 1.3. Этот эффект (в рассмотренном примере проявлен не так четко) достаточно неприятен и в разделе 2 будут приведены некоторые рекомендации по его смягчению.

Эффект 4: нормальные усилия в средней колонне по первой схеме меньше, чем во второй. Этим объясняется, что осадка средней сваи больше, чем крайних, т.е. средняя колонна имеет менее жесткую опору, и она как бы зависает на крайних колоннах за счет работы на изгиб плит перекрытий. Интересно отметить, что влияние этого эффекта часто приводит в недоумение специалистов, определявших усилия в вертикальных элементах по грузовым площадям, а расчет совместно со свайным (грунтовым) основанием показывает значительные отличия.

Конечно, приведенный пример очень схематичен. Однако даже на таком схематичном примере можно убедиться, насколько важно учитывать совместную работу всех элементов каркаса и именно эту цель преследуют приведенные выше эффекты, которые исчерпывают далеко не все особенности вызванные учетом совместной работы. Многие из них, по мнению авторов наиболее важные, будут рассмотрены ниже.

Исследование работы всех элементов каркаса в рамках общей модели не очень технологична: во-первых, это технологически неудобно, во-вторых, для исследования отдельного элемента (плиты перекрытия, диафрагмы) необходима густая сетка, а это может привести к определенным затруднениям при решении уравнений с большим количеством неизвестных (время счета, плохая обусловленность матрицы). Для зданий высотой более 40 этажей это может быть несколько миллионов неизвестных. Поэтому здесь необходимо использовать приемы стратификации (несколько расчетных схем, каждая из которых моделирует то или иное свойство конструкции), фрагментации (общая схема рассчитывается с достаточно редкой сеткой, затем вырезаются фрагменты плиты перекрытий, диафрагмы, которые рассчитываются уже с достаточно густой сеткой на местную нагрузку, а отброшенные части конструкции заменяются соответствующими усилиями), приемы метода суперэлементов. Поэтому ниже будут исследованы особенности работы отдельных элементов каркаса, хотя все время будет иметься ввиду их совместная работа в общей схеме.

0 [ 1 ] 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33