Строительство и архитектура/3. Современные
технологии строительства, реконструкции и реставрации
К.т.н.
Туманов А.В., Зангиева О.П.
Пензенский
государственный университет
архитектуры и
строительства, Россия
МЕТОДИКА ПОСТРОЕНИЯ
КАРКСАНО-СТЕРЖНЕВЫХ МОДЕЛЕЙ АРМОКИРПИЧНЫХ СТЕН
Анализ существующих методов расчета стен при
совместном действии вертикальных и горизонтальных сил позволил установить, что
наиболее прогрессивным является метод, который базируется на каркасно-стержневых
моделях. Однако использовать указанные модели при разработке методов оценки
прочности армокирпичных стен нецелесообразно из-за того, что эти модели не в
полной мере отражают особенности сложной работы стен. Следовательно, необходимо
предварительно усовершенствовать построение указанных расчетных моделей.
Рассмотрим принцип моделирования стен при
действии вертикальных сил (рис. 1). В зависимости от длин стен и принципа
выбора единичной длины рассчитываемой стены, ключевые точки стержневой модели
можно выбирать либо по укрупненному принципу, либо по мелкомасштабному принципу
(см. рис. 1,а,б). В первом случае
за единицу длины фрагментов стен принято расстояние L, во втором случае – 0,5L и менее. Стержневые модели (СМ) в этом случае
представляют собой вертикальные стержни с шарнирным опиранием, сжимающие усилия
в вертикальных стержнях обозначим Tc.
Рассмотрим
принцип моделирования стен при действии горизонтальных сил (рис. 2). Наиболее
простой моделью является треугольная модель, которая работает по принципу ферменного
аналога и состоит из наклонного сжатого стержня, вертикального и
горизонтального растянутых стержней. Недостатком такой модели является
отсутствие наклонных стержней, расположенных вдоль действия главных
растягивающих напряжений. Ввести указанные наклонные стержни можно, опираясь на
два решения: в первом решении используется аналогия построения стержневой
модели при действии вертикальных сил, во втором – методика построения расчетной модели в виде
треугольной фермы (см. рис. 2.а).
Рис. 1. Схема
построения расчетной стержневой модели
кирпичных
стен при действии вертикальных нагрузок Ni:
а – при двух
ключевых точках; б – при нескольких ключевых точках
Разбивая поле стены на два участка, длина
которых составляет 0,5L, получим
четыре ключевые точки, смещенные в сторону вертикальной оси стен. Стержневая
модель образуется путем соединения ключевых точек вертикальными,
горизонтальными и наклонными стержнями в диагональном направлении (см. рис. 2,б).
Конвертообразная стержневая модель состоит из сжатых и растянутых наклонных
стержней, усилия в которых обозначены Sc, а также сжатых и растянутых вертикальных и горизонтальных
стержней, усилия в которых обозначены Tc и Т. Недостатком такой модели является
искажение угла наклона сжимающих и растягивающих напряжений, траектория которых
концентрируется на участках условных наклонных полос. К другим недостаткам
можно отнести удаление ключевых точек от вертикальных граней фрагментов стен, которые
являются наиболее напряженными.
Рис. 2. Схема построения
расчетной стержневой модели
кирпичных стен при действии
горизонтальных нагрузок Qi:
а – при двух ключевых точках; б,
в – при нескольких ключевых точках