Исследование совместной работы П-образных стальных рам с песчаным основанием

• Автор: Варечкин, Сергей Александрович
• Шифр специальности: 05.23.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2004
• Место защиты: Воронеж
• Количество страниц: 172 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ

1. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА

1.1 Пути совершенствования методов расчета строительных конструкций

1.2 Анализ известных данных о влиянии деформативности узловых сопряжении на распределение усилий в

колоннах рам.

1.3 Анализ расчетных методов оценки жесткости узлов

рамных конструкций

1.4 Конструктивные решения и экспериментальные

исследования узлов соединений ригелей и колонн.

1.5 Обзор методов расчета рамных стержневых систем

с учетом податливости узловых соединений.
Выводы. Цели и задачи исследований
2. МЕТОДИКА ПРОВЕДЕНИЯ ЭКСПЕРИМЕНТОВ.
2.1 Постановка задачи.
2.2 Экспериментальное оборудование
2.3 Исследование грунтового основания.
2.4 Математическое планирование эксперимента
3. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ НДС ПОБРАЗНЫХ СТАЛЬНЫХ РАМ.
3.1 Напряженно деформированное состояние П образной
стальной рамы
3.1.1 Не деформируемое жесткое основание рамы
3.1.2 Работа рамы на песчаном основании при симметричной нагрузке во 0.
3.1.3 Рама на песчаном основании при несимметричном приложении нагрузки е0 0. и 0.5
3.1.4 Исследование влияния конструкции узлов на
напряжения и деформации испытуемой рамы.
3.2 Перемещения фундаментов и несущая способность
основания.
3.2.1 Влияние нагрузки на перемещения фундаментов
3.2.2 Влияние заглубления фундаментов и плотности
грунта основания
Выводы
4. ИСПОЛЬЗОВАНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОГО ИССЛЕДОВАНИЯ НДС РАМ ПРИ ПРОЕКТИРОВАНИИ СТАЛЬНЫХ КАРКАСОВ ОДНОЭТАЖНЫХ СООРУЖЕНИЙ.
4.1 Моделирование предельного состояния стоек
Побразной стальной рамы.
4.2 Получение эмпирических уравнений между определяющими критериями подобия
4.3 Инженерный метод расчета стальных каркасов Побразных рам с использованием полученных эмпирических
зависимостей.
Выводы.
ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ И РЕЗУЛЬТАТЫ
ЛИТЕРАТУРА


Конструкция опытной установки позволяла изменять статическую схему колонны в ее плоскости путем перехода от свободно стоящей колонны к практически неподвижному в горизонтальном направлении опиранию ее верхнего конца. Нагружение опытной модели производилось в плоскости наибольшей жесткости эксцентричной вертикальной сжимающей силой. Отмечено, что действительные условия закрепления нижнего конца колонны коренным образом отличаются от принимаемой схемы для несжимаемого основания (жесткая заделка). Влияние податливости опорного узла оценивали сравнением опытных данных с расчетными, полученными по двум расчетным схемам (рисунок 1. В схеме 1 - колонна рассматривается совместно с основанием, в схеме 2 - колонна жестко закреплена от поворота в уровне верхнего обреза фундамента. Мерой влияния деформаций основания было принято отклонение от единицы коэффициента влияния п , который определяется как отношение исследуемой величины, полученной при наличии или отсутствии деформаций основания. Для характерных сечений колонны, вычислены конструктивные поправки. Поворот фундамента приводит к снижению моментов в уровне базы на . Близость результатов расчета по схеме 1 к экспериментальным свидетельствует о завышенной жесткости опорного узла. Значительную часть работы [7] занимают исследования совместной работы оснований фундаментов и опытного стального каркаса, представляющего собой блок из семи двухпролетных поперечных рам. Колонны каркаса опираются на отдельные фундаменты жесткого типа, за исключением колонны ряда пВ" по оси "4", установленной на массивной железобетонной плите. Базы колонн крепили к фундаменту с помощью четырех анкеров. Р = 5 кН, приложенной к средней раме пространственного блока в уровне нижнего пояса ригеля. Влияние деформаций основания на распределение усилий в элементах поперечной рамы опытного каркаса при нагружении первым способом показано на рисунке 1. Несимметричность напряженного состояния при симметричной нагрузке обусловлена смещением оси средней колонны относительно центра фундамента в результате его неточного изготовления. Рассмотрев значения коэффициентов влияния и конструктивных поправок только для крайних колонн, авторы работы [7] делают вывод о том, что вследствие деформации основания изгибающие моменты в колоннах уменьшаются в уровне фундамента на % (я = 0,), базы - на % (л = 0,), нижнего пояса фермы - на 8 % (я = 0,). Рисунок 1. Рисунок 1. Конструктивные поправки для расчетных схем 1 и 2 и коэффициенты влияния при втором способе испытания представлены на рисунке 1. Деформация основания приводит к снижению значений изгибающих моментов в сечениях средней колонны, расположенных ниже уровня приложения нагрузки. Такое различие авторы объясняют заниженной характеристикой поворота фб, значение которой было предварительно определено на специальной установке. Завышение жесткости опорного узла может быть связано с неучетом деформативности базы колонны и поворота ее относительно фундамента вследствие удлинения анкерных болтов. Приложение горизонтальной нагрузки к крайней колонне в уровне нижнего пояса ригеля приводит к увеличению значений изгибающих моментов в некоторых сечениях крайних колонн в 1,5 раза при одновременном снижении их в средней колонне на . Объясняется это влиянием податливости узлов, обусловленным деформацией основания. Сопоставление экспериментальных и расчетных усилий по схеме 1 указывает на заниженные значения податливости опорных узлов колонн поперечной рамы опытного каркаса, из-за пренебрежения деформативностью базы колонны. Приведенные в [7] результаты расчета поперечной рамы эксплуатируемого промышленного здания на горизонтальную нагрузку показали, что деформации довольно прочного основания (Е - ,5 МПа) даже при его упругом характере работы вызывают уменьшение значений изгибающих моментов в уровне базы колонны на %. Анализ результатов численного исследования, проведенного автором работ [. Учет податливости основания приводит к снижению моментов в опорных сечениях в 2. Наиболее заметное влияние на перераспределение усилий по элементам системы оказывают упругие повороты фундаментов.