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

К.т.н. Туманов А.В.

Пензенский государственный университет

архитектуры и строительства, Россия

ПОСТРОЕНИЕ СТЕРЖНЕВЫХ МОДЕЛЕЙ

КИРПИЧНЫХ 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 T_c.

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 N_i:

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 S_c, а также сжатых и растянутых вертикальных и горизонтальных стержней, усилия в которых обозначены T_c 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 Q_i:

а – при двух ключевых точках; б, в – при нескольких ключевых точках