Строительство и архитектура/3. Современные
технологии строительства, реконструкции и реставрации
К.т.н.
Туманов А.В.
Пензенский
государственный университет
архитектуры и
строительства, Россия
ПОСТРОЕНИЕ
РАСЧЕТНЫХ МОДЕЛЕЙ
КИРПИЧНЫХ И
АРМОКИРПИЧНЫХ СТЕН
Численный эксперимент
проводился с целью увеличения информации по характеру
напряженно-деформированного состояния стен. Величина деформаций (напряжений) не
принималась во внимание при анализе полученных результатов. Объясняется это
большим расхождением результатов численного и физического эксперимента. Таким образом,
проводилась работа по выявлению характера распределения нормальных и
касательных напряжений по поверхности армокирпичных стен при изменении
исследуемых факторов. Для выполнения поставленной задачи была разработана
программа расчета моделей кирпичных и армокирпичных стен, показанная на рис. 1.
Исследуемые факторы, включенные в программу, в полной мере соответствуют
факторам, изучаемым на основе физического эксперимента, изменения величины
вертикальной нагрузки следующий: N =
0; 0,25; 0,5; 1Nu. Схема
армирования менялась так: образцы кирпичных стен не армировались, для образцов
армированных стен шаг сеток изменялась от 60 до 120 мм (через два и четыре
ряда). В таком же порядке располагались сетки в образцах кирпичных стен,
армированных пространственным каркасом (см. рис. 1).
Расчетные схемы, методика
расчета.
Изучение
напряженно-деформированного состояния армированных стен из кирпичной кладки
проводилось методом конечных элементов по ППП АП ЖБК – программе «Лира». При
разработке расчетных схем ставилась задача получить напряженно-деформированное
состояние для каждого вида материала, то есть кирпича, раствора и арматуры.
Построены два типа расчетных схем конечных элементов, имитирующих исследуемые
стены. Размеры и схемы конечных элементов принимались одинаковыми. Размер
конечных элементов, имитирующих кирпич, составляет 60х60 мм; размер конечных элементов,
имитирующих раствор, – 15х15 мм. В связи с тем что исследуемая арматура
располагается в швах кирпичной кладки, то есть в растворе, размеры конечных
элементов, имитирующих наличие арматуры, принимались аналогичными размерам элементов
имитирующих наличие раствора, то есть 15х15 мм. Таким образом, отличительной
особенностью двух типов схем является то, что схемы второго типа имитируют
армокладку; при этом вводятся два вида модуля деформаций: модуль деформации
кладки и модуль деформации арматуры. В схемах первого типа присутствуют также два вида
модулей деформаций – кирпича и раствора.
Рис. 1. Схема программы исследований моделей кирпичных
и армокирпичных стен численным методом
Расчетные схемы конечных элементов,
описанные выше, показаны на рис. 2 и 3.
Схемы нагружения принимались в полном
соответствии с физическим экспериментом – это означает, что вертикальное и
горизонтальное усилие прикладывалось равномерно по длине стен в узлах
пересечения стержней – сетки конечных элементов.
Рис. 2. Расчетные схемы кирпичных и армокирпичных
стен:
а – серии СК-1; б – серии СКА-2
Рис. 3. Расчетные схемы армокирпичных стен:
а – серии СКА-3; б – серии СКА-4