Кочеткова М.В.

Пензенский государственный университет архитектуры и строительства,

Россия

исследования работы ростверков под колонну

на основе ППП АП ЖБК

Для совершенствования методов расчёта необходима информация о напряжённо-деформированном состоянии ростверков, которую можно получить в результате численного или физического экспериментов.

Рассмотрим результаты численных экспериментов по пакету прикладных программ автоматизированного проектирования железобетонных конструкций (ППП АП ЖБК) ростверков под колонны. Расчётные схемы ростверков определялись путём представления объёма ростверка в виде конечных элементов размером 100×200 мм и 150×200 мм.

На рис. 1 показан характер распределения напряжений s_у по оси, проходящей через центр ростверка в продольном направлении (ось «А»), построены линии нулевых и максимальных напряжений s_у.

Распределение напряжений s_у показывает места расположения нагруженных, слабонагруженных и ненагруженных зон. При этом в наиболее нагруженных зонах напряжения s_y дважды или трижды меняют знак. Наиболее нагруженными зонами являются: участок под колонной, то есть непосредственно под нагрузкой, и участки над сваями-опорами, которые расположены по осям 2 и 3 и находятся вблизи действия нагрузки. Эпюры напряжений s_х также имеют несколько нулевых линий в пределах одного вертикального сечения в наиболее нагруженных зонах.

На рис. 2 показаны эпюры распределения нормальных напряжений s_z по оси «А» в продольном направлении. Наибольшие сжимающие напряжения s_z наблюдаются в верхнем слое, непосредственно под нагрузкой, и в нижнем слое над опорными площадками (сваями).

Рис.1. Распределение нормальных напряжений s_у.

Рис. 2. Распределение нормальных напряжений s_z.

По характеру распределения нормальных напряжений s_z можно судить о размерах рабочей зоны сваи – опоры. С удалением свай от нагрузки уменьшается их рабочая площадь.

Получены также данные о распределении касательных напряжений t_ху, t_уz, t_zх. Эпюры касательных напряжений меняют знак по высоте сечения и периодически изменяют характер распределения.

Таким образом, напряжённое состояние ростверков в значительной степени отличается от изгибаемых элементов.

По результатам расчёта построены траектории главных напряжений (рис.3). Главные сжимающие напряжения концентрируются в пределах условных наклонных полос бетона, расположенных между колонной и сваями. Главные растягивающие напряжения концентрируются в горизонтальной плоскости между сваями-опорами вблизи нижней грани ростверка. Характерно, что наибольшая концентрация главных сжимающих напряжений наблюдается между колонной и центральными сваями.

В целом, картина напряжённо-деформированного состояния ростверков представляет собой условную каркасную структуру, элементы которой ориентированы в пространстве (рис.3).

Рис. 3. Траектории главных напряжений s₁ и s₂.

Полученные результаты позволяют разработать методы расчёта и конструирования ростверков с помощью пространственных каркасно-стержневых моделей, которые учитывают волнообразное распределение усилий: от максимальных значений у центральных свай до небольших усилий у крайних свай.