авторефераты диссертаций БЕСПЛАТНАЯ РОССИЙСКАЯ БИБЛИОТЕКА - WWW.DISLIB.RU

АВТОРЕФЕРАТЫ, ДИССЕРТАЦИИ, МОНОГРАФИИ, НАУЧНЫЕ СТАТЬИ, КНИГИ

 
<< ГЛАВНАЯ
АГРОИНЖЕНЕРИЯ
АСТРОНОМИЯ
БЕЗОПАСНОСТЬ
БИОЛОГИЯ
ЗЕМЛЯ
ИНФОРМАТИКА
ИСКУССТВОВЕДЕНИЕ
ИСТОРИЯ
КУЛЬТУРОЛОГИЯ
МАШИНОСТРОЕНИЕ
МЕДИЦИНА
МЕТАЛЛУРГИЯ
МЕХАНИКА
ПЕДАГОГИКА
ПОЛИТИКА
ПРИБОРОСТРОЕНИЕ
ПРОДОВОЛЬСТВИЕ
ПСИХОЛОГИЯ
РАДИОТЕХНИКА
СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО
СОЦИОЛОГИЯ
СТРОИТЕЛЬСТВО
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
ТРАНСПОРТ
ФАРМАЦЕВТИКА
ФИЗИКА
ФИЗИОЛОГИЯ
ФИЛОЛОГИЯ
ФИЛОСОФИЯ
ХИМИЯ
ЭКОНОМИКА
ЭЛЕКТРОТЕХНИКА
ЭНЕРГЕТИКА
ЮРИСПРУДЕНЦИЯ
ЯЗЫКОЗНАНИЕ
РАЗНОЕ
КОНТАКТЫ


Pages:     | 1 || 3 |

Развитие расчетно-экспериментальных методов исследования прочности кладки каменных конструкций

-- [ Страница 2 ] --

В третьей главе «Математическое моделирование напря­женно-деформированного состояния кладки» построены модели расчетов НДС кладки.

3.1. Модель расчета НДС кладки в направлении ложковых рядов кирпича. Расчетная схема типичного элемента, рис. 1, была преоб­разована в математическую модель (далее модель) кладки, рис. 2-3. Это слоистая модель, в которой ложковые ряды кирпича за­менены слоями материала с деформативными характеристиками кирпича, а горизонтальные швы между ними – слоями раствора. Преобразование расчетной схемы в слоистую конструкцию было выполнено в целях получения в слоях модели существенно более определенной картины полей напряжений, однозначно характеризующей взаимодействие кирпича и раствора кладки.

Допустимость применения слоистой конструкции обос­нована с помощью анализа известной зависимости влияния кон­центрации отдельных материалов, входящих в состав композита, на его модуль упругости. Пока­зано, что влияние раствора вертикальных швов на деформатив­ные свойства отдельного ряда кладки не превышает 2% и им можно пренебречь. На границах между слоями выполняется условие непрерывности перемещений.

Рис. 2. Влияние неоднородности деформативных свойств кирпича и раствора на НДС ложковых рядов кладки.

а – схема раздельного деформирования (при условии отсутствия сил трения и сцепления между слоями кирпича и раствора); б – схема распределения напря­жений при совместном деформировании.

В основу модели положено взаимодействие при сжатии неоднородных по физическим свойствам материалов кладки. Тем не менее, дефекты вертикальных швов можно учесть разделением или удалением КЭ в местах расположения вертикальных швов. Схема расположения вертикальных швов приведена на расчетной схеме типичного элемента кладки, рис. 1. Неоднородность раствора горизонтальных швов учитывается изменением характе­ристик жесткости КЭ раствора на отдельных участках швов.

Следует отметить возможность направленного изменения НДС кладки ложковых рядов с помощью изменения марок ее материалов

 Модель расчета НДС кладки в-2

Рис. 3. Модель расчета НДС кладки в направлении ложковых рядов кирпича из плиточных КЭ.

Построенная модель типичного элемента кладки может быть использована при расчете различных вариантов каменных конструкций. Например, нагруженных простенков, стен, ограниченных проемом с одной стороны, сплошных стен. Каждый вариант требует назначения своих граничных условий, учитывающих влияние окружающей кладки. Как показали исследования, эти условия заключаются в объединении перемещений КЭ модели, расположенных со стороны сплошных участков кладки. Действие нагрузки по нижней границе модели можно заменить вертикальными связями в направлении оси Z. Граничные условия модели отмеченных вариантов приведены на рис. 4. Там же дано распределение горизонтальных напряжений в кирпиче ложковых рядов (рассмотрен случай возникновения растягивающих напряжений).

 Граничные условия модели расчета-3

Рис. 4. Граничные условия модели расчета НДС кладки в направлении ложковых рядов кирпича. Распределение горизонтальных напряжений в кирпиче ложковых рядов (R1- предел прочности кирпича при сжатии, полученный стандартными испытаниями).

3.2. Модель расчета НДС кладки в направлении тычковых рядов кирпича. Отмечено, что разрушение кладки в ряде случаев проис­ходит за счет разрывов в направлении ее толщины (в направлении тычковых рядов кирпича). Было сделано предположение, что при­чиной указанного разрушения (расслоения кладки) является наличие в кладке участков ложковых и тычковых рядов. Участки тычковых рядов кладки наделены свойствами кирпича, участки ложковых рядов наделены свойствами кладки. Тычковые ряды обладают существенно более высокими характе­ристиками жесткости, чем участки ложковых рядов.

В случае раздельного деформирования при нагружении попереч­ные деформации кирпича тычковых рядов всегда будут меньше поперечных деформаций кладки ложковых рядов. По этой при­чине при совместном деформировании кирпич тычковых рядов всегда растянут. Для расчета НДС кладки в направлении тычковых рядов кирпича построена слоистая модель, учитывающая неоднородность конструкции кладки, рис. 5-6.

 Формирование модели расчета НДС-4

Рис. 5. Формирование модели расчета НДС кладки в направлении тычковых ря­дов кирпича. 1 – ложковые ряды; 2 – тычковые ряды.

Рис. 6. Модель расчета НДС кладки в направлении тычковых рядов кир­пича из плиточных КЭ.

Данная модель позволяет выполнить анализ влияния конструкции (системы перевязки) мно­горядной кладки на ее НДС при нагружении. Установлено, что с уменьше­нием количества ложковых рядов растягивающие напряжения в кирпиче тычковых рядов снижаются. То есть, изменяя систему перевязки, можно направленно изменять НДС кладки. Влияние неоднородности конструкции полностью исчезает в кладке с цепной перевязкой. Граничные условия модели приведены на рис. 7.

Рис. 7. Граничные условия расчета НДС кладки в направлении тычковых рядов кирпича. Распределение горизонтальных напряжений в кирпиче тычковых рядов.

Построенные модели в соответствии с современной клас­сификацией являются математическими моделями, основанными на применении алгоритмических методов исследования. Проверка работоспособности и корректировка моделей осуществлялась физическим моделированием. Оно проводилось одновременно с математическим моделированием.

3.3. Верификация моделей. Для проверки работоспособности мо­дели расчета НДС кладки в направлении ложковых рядов кирпича были испытаны фрагменты кладки, соответствующие ее типичным элемен­там. В качестве основных параметров верификации были приняты: нагрузка начала образования трещин, а также последова­тельность и картина разрушения.

Предварительно численным методом рассчитывались модели испытываемых фрагментов. Как показали испытания, моменты об­разования трещин, определенные расчетом, практически совпали с результатами испытаний. Схема разрушения образцов соответст­вовала распределению полей напряжений, полученных расчетами моделей.

Результаты испытания фрагментов кладки подтвердили данные о повышенных деформациях раствора в горизонтальных швах по сравнению с деформа­циями призм. Однако, разница деформаций раствора швов и рас­твора призм в наших экспериментах, получилась менее значитель­ной, чем в работе С.А. Семенцова. Это объясняется недостаточно точным учетом С.А. Семенцовым деформаций кирпича. Им не было принято во внимание объемное напряженное состояние кирпича в составе кладки.

Исследование взаимодействия участков ложковых и тычковых рядов кладки математическим моделированием и методом фото­упругости выявило совпадение результатов расчетного и поляризаци­онно-оптического экспериментов. Проводившиеся расчеты аварийных конструкций существующих зданий также установили соответствие предложенных моделей реальной кладке.

В четвертой главе «Физико-механические свойства материалов и каменной кладки» получены характеристики раствора, кир­пича и кладки, необходимые для расчетов ее НДС численными методами.

4.1. Раствор. Значения модулей упругости и коэффициентов Пуассона непосредственно раствора в научной, нормативной и справочной литературе не приведены. Их определение в случае цементных растворов выполнялось по экспериментальным данным, относящимся к мелкозернистым бетонам, а также к растворной части тяжелых бетонов. Кроме того, в объеме диссертации проводились испытания опытных образцов цементных растворов. Изучением деформа­тивных свойств бетонов, в том числе и мелкозернистых, занима­лись Граф, Залигер, Рош, Уокер, Шюле, Онищик и другие иссле­дователи.

Были установлены мо­дули упругости и коэффициенты Пуассона цементных растворов (далее растворов) различных марок, табл. 1. Было также определено влияние сжимающих напряжений (в таблицах z) на значения средних модулей, Е, и коэффициентов Пуассона, , раствора, табл. 2, 3, 4 (в таблицах и далее R – кубиковая прочность раствора).

Таблица 1

Модули упругости Е0 в МПа и коэффициенты Пуассона цементных раство­ров различных марок для расчетов НДС кладки
Марка 4 10 25 50 75 100 150 200
Е0 500 1250 3200 5800 8400 10500 14000 16000
0,20 0,20 0,20 0,15 0,15 0,15 0,15 0,15

Таблица 2

Коэффициент влияния относительного значения сжимающих на­пряжений z/R на значение среднего модуля цементного раствора
z/R 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1,0
1,0 1,0 1,0 0,95 0,88 0,78 0,63 0,46 0,28 0,10

Таблица 3

Влияние относительного значения сжимающих напряжений z/R на коэффициент Пуассона цементных растворов марок 4-25
z/R 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1,0
0,2 0,2 0,2 0,22 0,25 0,29 0,35 0,50 - -

Таблица 4

Влияние относительного значения сжимающих напряжений z/R на коэффициент Пуассона цементных растворов марок 50-200
z/R 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1,0
0,15 0,15 0,15 0,17 0,20 0,25 0,32 0,50


Pages:     | 1 || 3 |
 





 
© 2013 www.dislib.ru - «Авторефераты диссертаций - бесплатно»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.