Строительство и архитектура/3. Современные технологии строительства, реконструкции и реставрации

К.т.н. Туманов А.В.

Пензенский государственный университет

архитектуры и строительства, Россия

ИССЛЕДОВАНИЕ ЧИСЛЕННЫМ МЕТОДОМ

КИРПИЧНЫХ И АРМОКИРПИЧНЫХ СТЕН

Расчет кирпичных и армокирпичных стен, имеющих расчетные схемы, изображенные на рис. 1 и 2, производился численным методом. Получены величины и эпюры распределения нормальных и касательных напряжений, а также траектории и эпюры распределения главных напряжений.

Рис. 1. Расчетные схемы кирпичных и армокирпичных стен:

а – серии СК-1; б – серии СКА-2

Рис. 2. Расчетные схемы армокирпичных стен:

а – серии СКА-3; б – серии СКА-4

Наибольшее значение напряжений соответствует зонам, близкорасположенным к линии действия сил. Таким образом, центральная часть поверхности стен оказывается слабонапряженной, нормальные напряжения s_x и s_y в образцах стен с N = 0 имеют одну нулевую линию. С увеличением величины вертикальной нагрузки происходит образование новых нулевых линий. При нагрузке N = 0,5N_u количество нулевых линий увеличивается вдвое. Одновременно растет величина напряжений. С дальнейшим ростом величины вертикальной нагрузки количество нулевых линий не увеличивается, изменяются зона и траектория их расположения. В целом характер напряжений характеризуется искривлением и увеличением числа линий и смещением их в малонапряженные зоны, в сторону верхней правой грани.

Наличие арматурных сеток приводит к перераспределению деформаций (напряжений) от максимальных значений (в уровне расположения сеток), до минимального значения (между сетками). Степень неравномерности увеличивается по мере уменьшения шага сеток.

При армировании стен пространственным каркасом, в который входят горизонтальные сетки, редко расположенные по высоте стены и имеющие меньшее количество стержней, принцип воздействия арматурных стержней не изменяется, то есть вертикальные стержни каркаса оказывают сдерживающее влияние на развитие деформаций по высоте и толщине стены. Горизонтальные стержни препятствуют развитию деформаций по длине и толщине. Сдерживающее влияние арматурных стержней снижается и становится минимальным на вертикальных и горизонтальных линиях, проходящих по средней части участков стен, расположенных соответственно между соседними вертикальными, либо горизонтальными арматурными стержнями.

Наиболее исчерпывающей иллюстрацией распределения деформаций (напряжений) по поверхности стен в результате различных схем армирования является изменение траекторий нулевых линий (рис. 3 и 4).

Рис. 3. Линии равных напряжений s_х:

а – для моделей стен СК-1-1¸СК-1-3;

б – для моделей стен СКА-2-1¸СКА-2-3

Рис. 4. Линии равных напряжений s_х:

а – для моделей стен СКА-3-1¸СКА-3-3;

б – для моделей стен СКА-4-1¸СКА-4-3