Строительство и архитектура/3. Современные
технологии строительства, реконструкции и реставрации
К.т.н.
Туманов А.В.
Пензенский
государственный университет
архитектуры и
строительства, Россия
Методология
построения расчетных моделей 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.
Предлагается следующая
методология модифицирования стержневой модели кирпичных стен. Основой ее
является сохранение выявленной автором особенности сопротивления кирпичных
стен, состоящей в том, что определяющую роль в работе стен играют главные
сжимающие и растягивающие напряжения. Кроме того, для выработки единого
принципа моделирования кирпичных стен методологией предусматривалось построение
моделей стен при действии только вертикальных, а также при действии только
горизонтальных нагрузок. 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. В первом случае
за единицу длины фрагментов стен принято расстояние L, во втором случае 0,5L и
менее. Принцип выбора ключевых точек модели не изменяется, точки располагаются
на пересечении с линией верхней и нижней грани стены, либо с предполагаемой
осью действия горизонтальных сил. Стержневые модели (СМ) в этом случае
представляют собой вертикальные стержни с шарнирным опиранием. Сжимающие усилия в вертикальных стержнях
стержневой модели названы – Tc.
Новая модификация стержневой модели содержит
три стержня, моделирующих три характерные зоны максимальных главных сжимающих
напряжений. Следовательно, рассматриваемая стержневая модель в большей степени
отражает действительный характер напряженно-деформированного состояния стен.
Несмотря на указанные преимущества модели,
приведенной на рис. 1, угол наклона главных сжимающих напряжений снова нуждается
в корректировании.
Необходимо устранить еще один, отмеченный выше недостаток
и привести в соответствие углы сопряжений главных сжимающих и растягивающих
напряжений. Для этого произведем корректировку соединения ключевых точек
расчетных моделей стен и введем понятие условных ключевых лжеточек. Для этого
откорректируем положение наклонных стержней модели таким образом, чтобы при
пересечении осей сжатых и растянутых стержней образовывались углы, равные 900.
Одновременно введем дополнительные ключевые точки, находящиеся на нижней грани
фрагментов стен в местах пересечения с осями действия максимальных вертикальных
сил. Расположение указанных сил соответствует центрам тяжести эквивалентных
эпюр распределения усилий в опорном горизонтальном сечении стен.
Понятия условных ложных ключевых точек в полной мере
соответствуют основным требованиям строительной механики. Они необходимы для
определения усилий в соответствующих стержнях расчетной модели.
Полученная новая модификация стержневой
модели кирпичных стен в большей степени, чем предыдущая, описывает сложный
характер напряженно-деформированного состояния стен при совместном действии
вертикальных и горизонтальных сил и может быть использована для построения рабочей
стержневой модели стен.
Рис. 1. Схема
построения расчетной стержневой модели, СМ, кирпичных
стен при действии вертикальных
нагрузок Ni.
а) при двух
ключевых точках; б) при нескольких ключевых точках