Содержание к диссертации
Введение
ГЛАВА 1. Обзор литературы 11
1.1 О монолитных каркасных зданиях республики Бурунди. 11
1.2 Об исследованиях прочностных и деформативных характеристик кирпичных кладок 12
1.3 Об экспериментальных исследованиях влияния стеновых заполнений 16
1.4 О численных исследованиях влияния стеновых заполнений 18
1.5 О работе стержневых элементов зданий со стеновыми заполнениями 21
1.6 О расчете стержневых элементов зданий со стеновыми заполнениями 22
1.7 О влиянии проемов стеновых заполнений 25
1.8 О сопряжении кирпичных стен заполнения с монолитным каркасом. 27
1.9 Выводы по первой главе, цель и задачи исследования 29
ГЛАВА 2. Экспериментальные исследования прочностных характеристик местных материалов заполнения монолитных каркасных зданий Республики Бурунди 31
2.1 Постановка цели и задач исследования 31
2.2 Экспериментальные исследования местных кирпичей заполнения 31
2.3 Экспериментальные исследования образцов из кладочных растворов 36
2.4 Кирпичные кладки из местных материалов заполнения 39
2.5 Результаты исследования местных материалов заполнения 40
2.6 Сравнительная оценка полученных прочностных характеристик 42
2.7 Назначение расчётных значений прочностных и деформативных
характеристик кирпичных кладок из местных материалов заполнения 43
2.8 Выводы по второй главе 45
ГЛАВА 3. Оценка адекватности конструктивной системы монолитного каркасного здания с кирпичными стенами заполнения 46
3.1 Постановка цели и задачи исследования 46
3.2 Описание исследуемого здания 46
3.3 Конечно-элементные расчетные модели для исследования 49
3.4 Подход к оценке адекватности конструктивной системы 52
3.5 Результаты оценки адекватности конструктивной системы монолитного каркасного здания с кирпичными стенами заполнения 55
3.6 Сравнительная оценка полученных результатов исследования 60
3.7 Выводы по третьей главе 61
ГЛАВА 4. Численные исследования влияния кирпичных стен из местных материалов заполнения республики бурунди 63
4.1 Постановка цели и задачи исследования 63
4.2 Постановка вариантов исследования 63
4.3 Варианты конечно-элементных расчётных моделей 65
4.4 Методика проведения исследований 65
4.5 Результаты исследований 67
4.6 Анализ результатов исследований 83
4.8 Выводы по четвертой главе 96
Заключение 98
Список литературы
- О численных исследованиях влияния стеновых заполнений
- Экспериментальные исследования образцов из кладочных растворов
- Подход к оценке адекватности конструктивной системы
- Варианты конечно-элементных расчётных моделей
Введение к работе
Актуальность темы – В республике Бурунди каркасная система с кирпичными стенами заполнения является распространенным конструктивным решением, применяемым при проектировании монолитных каркасных зданий. Особенно оно применяется при проектировании многоэтажных каркасных зданий жилого типа. С 90 годов, это конструктивное решение применяется при проектировании серийных многоэтажных каркасных зданий квартирного типа. В этих зданиях, возведение кирпичных стен опережает возведение железобетонных элементов. Кирпичные стены заполнения плотно обрамлены монолитными колоннами и ригелями основного монолитного каркаса. Предпочтение такому конструктивному решению вызвано доступностью и относительно невысокой стоимостью местных материалов заполнения республики Бурунди.
Однако, при проектировании монолитных каркасных зданий в республике Бурунди эти кирпичные стены не рассматриваются как часть несущей системы. В расчетах учитывается только нагрузка от их собственного веса. В тоже время существующие исследования в зарубежных и российских литературных источниках свидетельствуют о влиянии стеновых заполнений. При этом указано, что вопрос исследования влияния стеновых заполнений является комплексным в связи с невозможностью учета одновременно факторов, способных сказываться на результатах исследований влияния стеновых заполнений. Это делает данный вопрос актуальным до настоящего времени. Об этом свидетельствуют научные публикации и научные работы последних лет. В этих работах и других литературных источниках отмечается недостаточное изучение влияния стеновых заполнений в пространственной постановке. В частности, мало изучено влияние включения кирпичных стен заполнения в пространственную работу монолитных каркасных зданий. Кроме того, в литературных источниках не отражены исследования изменчивости внутренних усилий в стержневых элементах монолитных каркасных зданий с кирпичными стенами заполнения.
В связи с вышеизложенным, данное диссертационное исследование и посвящено изучению указанных недостатков, что и представляется актуальным.
Степень разработанности – В республике Бурунди, до настоящего времени не проведены исследования влияния местных материалов заполнения на работу монолитных каркасных зданий и сооружений, возводимых в республике Бурунди, поэтому при выполнении диссертационного исследования автор опирался на научные труды зарубежных и российских ученных , таких как: Х.М.Х. Авада, В.О. Борцов, М.В. Васильев, А.В. Галалюк, И.Е. Демчук, В.Н. Деркач, М. Ендале, С.В. Зубанов, О.В. Кабанцев, Г.Г. Кашеварова, Ю.П. Личенко, А.Н. Малахова, У.А. Моаззам, Р.Б.
Орлович, С.В. Поляков, В.В. Пангаев, К.А. Фабричная, Andrew Kauffman, S. Churilov, P.Delmotte, A.C. Ghassam, P.B. Lourenco, T.O. Julian, M. Kashif, P.B. Kulkami, J. Milosevic, G. Mounajed, L. Mourad, M.F. Paulo Pereira, S. Sachin, V. Selvakumar и M.Sorin.
Несмотря на достаточное количество публикаций, недостаточно изучено влияние кирпичных стен заполнения на пространственную работу монолитных каркасных зданий. В основном исследования проводились на плоских каркасах. В частности, недостаточно изучены изменчивости и перераспределение усилий в ригелях и колоннах монолитных каркасных зданий с кирпичными стенами заполнения.
Цель работы – количественная оценка влияния кирпичных стен из местных материалов заполнения на пространственную работу монолитных каркасных зданий республики Бурунди.
Для достижения поставленной цели, решались следующие основные задачи:
1. Обзор выполненных экспериментально-теоретических и численных
исследований влияния стеновых заполнений.
2. Проведение экспериментальных исследований кладочных элементов и
цементно-песчаных растворов заполнения монолитных каркасных зданий республики
Бурунди.
3. Определение прочностных и деформативных характеристик кирпичных стен из
местных материалов заполнения монолитных каркасных зданий республики Бурунди.
4. Разработка пространственных конечно-элементных расчетных моделей для
проведения исследований.
-
Проведение оценки корректности назначенных размеров сечений и деформативных характеристик элементов конструктивной системы монолитного каркасного здания с кирпичными стенами заполнения.
-
Проведение расчетов и определение усилий в стержневых элементах конструктивной системы монолитного каркасного здания с кирпичными стенами заполнения.
-
Анализ изменчивости усилий в стержневых элементах монолитного каркасного здания с кирпичными стенами заполнения.
-
Анализ перераспределения усилий в пространственной системе стержневых элементов монолитного каркасного здания с кирпичными стенами заполнения.
-
Разработка рекомендаций по применению результатов исследований влияния местных материалов заполнения в практике проектирования монолитных каркасных зданий в республике Бурунди.
Научная новизна диссертационного исследования состоит в том, что впервые проведены испытания на прочность местных материалов заполнения, на основе
которых определены прочностные и деформативные характеристики кирпичных кладок для республики Бурунди. Установлены особенности перераспределения внутренних усилий в пространственной системе стержневых элементов монолитного каркасного здания с кирпичными стенами заполнения, разработаны рекомендации по повышению надежности монолитных каркасных зданий с кирпичными стенами заполнения. Существенные результаты, полученные автором:
-
Определены прочностные характеристики местных кладочных элементов и растворов заполнения монолитных каркасных зданий республики Бурунди.
-
Определены прочностные и деформативные характеристики кладок из местных материалов заполнения республики Бурунди.
3. Выбрана конструктивная система исследуемого монолитного каркасного
здания с кирпичными стенами заполнения, которая соответствует действительной
работе конструкций здания.
4. Выполнены расчеты по определению усилий в ригелях и колоннах монолитного
каркасного здания с кирпичными стенами заполнения при различных видах
воздействий.
-
Проведен анализ полученных усилий в элементах каркаса здания при различных воздействиях.
-
Показано влияние кирпичных стен заполнения из местных материалов республики Бурунди на усилия в элементах каркаса здания.
-
Показана взаимосвязь максимальных усилий в элементах какого-либо этажа, заполненного монолитного каркасного здания с отсутствием кирпичных стен заполнения на данном этаже.
-
Установлено, что при отсутствии заполнения на каком-либо этаже происходит перераспределение усилий в ригелях и колоннах этого этажа по сравнению с усилиями, возникающими при полном заполнении.
9. Установлено, что переход от каркасной конструктивной системы к связевой
приводит к уменьшению усилий в несущих элементах монолитного каркасного здания.
10. Разработаны рекомендации по применению полученных результатов
исследований в практике проектирования монолитных каркасных зданий с
кирпичными стенами заполнения в республике Бурунди.
Теоретическая значимость состоит в исследовании влияния кирпичных стен заполнения на пространственную работу монолитного каркасного здания, в установлении особенностей перераспределения усилий в пространственной системе стержневых элементов монолитного каркасного здания с кирпичными стенами заполнения. Установленные научные положения могут быть использованы при разработке методов определения усилий в ригелях и колоннах монолитных каркасных
зданий с кирпичными стенами заполнения. Основные выводы диссертационной работы дополняют существующие исследования влияния стеновых заполнений.
Практическая значимость заключается в получении количественных значений прочностных характеристик местных кладочных элементов и растворов заполнения монолитных каркасных зданий республики Бурунди. Определены прочностные и деформативные характеристики кирпичных кладок, соответствующих применению в республике Бурунди. Получены количественные значения усилий в ригелях и колоннах при различных видах воздействий. Проведен сравнительный анализ усилий в ригелях и колоннах при наличии и отсутствии заполнений. Полученные результаты исследования могут быть использованы в проектных организациях при проектировании зданий и сооружений республики Бурунди.
Методология и методы исследования. Теоретической и методологической основой диссертационного исследования явились теоретические положения строительной механики; экспериментально-теоретические исследования; численные методы исследования на основе методов конечных элементов (МКЭ); анализ и обработка результатов исследования.
Основные положения, выносимые на защиту. Автором выносятся на защиту следующие положения:
Результаты экспериментальных исследований прочностных характеристик местных кладочных элементов и растворов заполнения монолитных каркасных зданий республики Бурунди.
Результаты теоретических исследований прочностных и деформативных характеристик кирпичных кладок из местных материалов заполнения монолитных каркасных зданий республики Бурунди.
Результаты численных исследований адекватности конструктивной системы монолитного каркасного здания с кирпичными стенами заполнения.
Результаты численных исследований изменчивости и перераспределении усилий в ригелях и колоннах монолитного каркасного здания с кирпичными стенами заполнения.
- Рекомендации по проектированию монолитных каркасных зданий с
кирпичными стенами заполнения в республике Бурунди.
Степень достоверности результатов исследования обоснована корректной постановкой цели и задач, определявших комплексный подход к изучению темы исследования; применением в расчетах нормативных документов; многовариантными исследованиями; корректным назначением размеров сечений и прочностных характеристик элементов конструктивной системы монолитного каркасного здания с кирпичными стенами заполнения; проведением исследований на основе
пространственных расчетных моделей; теоретическими положениями строительной механики; сопоставлением полученных результатов исследования с существующими.
Публикации. Основные результаты и выводы диссертационной работы были изложены в 6 публикациях в научных журналах и сборниках трудов конференций, в том числе 4 публикаций в журналах, входящих в перечень рецензируемых ВАК.
Апробация результатов. Результаты диссертационного исследования обсуждались на очередных научных семинарах кафедры строительных конструкций и сооружений Российского университета дружбы народов - РУДН, и докладывались на научных конференциях: VIII международная научно-практическая конференция, «РУДН, инженерные системы-2015»; Научно-практическая конференция преподавателей, сотрудников и аспирантов инженерного факультета, «РУДН, инженерные системы-2016».
Структура и объём работы. Диссертационная работа состоит из введения, 4 глав, заключения, рекомендаций, списка использованной литературы, включающего 122 наименования и содержит 113 страниц машинописного текста, 74 рисунка, 13 таблиц.
О численных исследованиях влияния стеновых заполнений
В [68] рекомендуется при горизонтальных воздействиях учитывать несущую способность стенового заполнения, имеющего не менее 30% глухих панелей. Подобное положение указано и в [95], где автор указывает на то, что если проем занимает 40% площади стенового заполнения, то не следует учитывать влияние этой стены на сдвиговую жесткость. Также, если проем занимает меньше 5% площади стены, то эта стена рассматривается как стена без проема [95]. На рисунке (1.12) приведена принципиальная схема к расчету кирпичных стен заполнения при горизонтальных воздействиях.
Схема к расчету стенового заполнения при горизонтальном воздействии [66]. а) плоская рама со стеновым заполнением по высоте здания; б) фрагмент рамы со стеновым заполнением в пределах одного этажа. При горизонтальных воздействиях, расчетное значение поперечной силы в кирпичной стене заполнения [Q] не должно превышать расчётную несущую способность заполнения [QJ, определяемой по формуле (1.15) [66]. 0J.Rsq.l.h l\lui= -У , (115) где Rsq - расчетное сопротивление кладки срезу по неперевязанному сечению [74]; 1 - длина стенового заполнения; h - толщина стенового заполнения; -коэффициент трения по швам кладки принимаемый равным (а= 0,4 для сплошных кирпичей и а = 0 для многодырчатого кирпича); /? = (1/Н) - соотношение длина к высоте кирпичной стены заполнения (рисунок 1.12); у - коэффициент, учитывающий влияние проема на прочность панели; у = 1 для глухих стеновых заполнений. Для стеновых заполнений с проемами () определяется по формуле (1.16) при соблюдении условий (1.17). у = 0,51-1,54[1- 0.25(1-—)] - \ (1.16) 1 / Н\ 1г 0,6.1 0,65. , (117) 5і- 2 где 1 - длина стенового заполнения; /? - длина проема, k - длина простенка; Н-высота стенового заполнения и Hi- высота проема.
По исследованиям, выполненным в работе [14] МВ. Васильев предлагал применять для расчета расчетную модель с пониженным модулем упругости кирпичных стен заполнения для армирования элементов каркасной системы. Автор упомянул, что расчетная модель с пониженным модулем упругости стены заполнения позволяет учитывать появление повреждений в кирпичной стене и снижение жесткости каркасного здания с кирпичными стенами заполнения.
Влияние проемов исследовано в работах [1, 95, 103, 118]. Процент проемности определен как соотношение площади проема (Апроема) к площади стенового заполнения (Астены).
В этих работах установлено, что проемы влияют на деформативность и сдвиговую жесткость стеновых заполнений. Проведенными в работе [118] экспериментальными и численными исследованиями установлено, что влияние проемов зависит от их места расположения в стеновом заполнении и их габаритных размеров. Указано, что расположение проема по сжатой диагонали является более неблагоприятным случаем при сдвиговых воздействиях, и, что чем больше процент проёмности, тем значительнее снижение сдвиговой жесткости стенового заполнения. В данной работе [118] была построена диаграмма, отражающая влияние проема на исследованных образцах одноярусной заполненной рамы (рисунок 1.13). Рисунок 1.13 – Диаграмма зависимости снижения сдвиговой жесткости от процента проёмноcти [118]. В работе [95] автором установлено, что если проем занимает (15%) центральной части стены, то сдвиговая жесткость снижается до 40%. На основе проведенных автором исследований (рисунок 1.14.а) были построены диаграммы, отражающие влияние проемов в одноярусной, двухъярусной и трёхъярусной железобетонных заполненных рамах при горизонтальных воздействиях (рисунок 1.14.б).
В работах [26, 31] указано, что до настоящего времени вопросы сопряжения основного каркаса с кирпичными стенами заполнения не регламентированы. При этом, в [74] рекомендуется в расчётах рассматривать, сопряжение между кирпичными стенами и монолитными перекрытиями каркаса как шарнирное соединение.
В работе [25] автор указал на то, что степень включения кирпичной стены заполнения в работу монолитного каркаса зависит от соотношения сдвиговых характеристик каркаса и заполнения с одной стороны, а с другой стороны от сцепления между ними в областях контакта. Как указано автором в [14] технологическая последовательность в которой возведение кирпичных стен заполнения опережает возведение монолитных железобетонных элементов установлен плотный и прочный контакт (рисунок 1.15) между железобетонными элементами и кирпичными стенами. При этом автор указал, что при внешнем силовом воздействии разрушение системы заполненной рамы в местах сопряжения не происходит, а происходит в кладочном элементе в близи плоскости сопряжения. В этой работе [14] автор при сопоставлении результатов численных исследований с результатами экспериментальных исследований применял плотный контакт между железобетонной рамой и стеновым заполнением.
В численных исследованиях [28] сопряжение между железобетонными элементами и кирпичной кладкой заполнения рассматривалось как плотное сцепление. На основании полученных результатов автор указал на то, что этот подход достаточен для выявления напряженно-деформированного состояния железобетонной рамы со стеновым заполнением.
Также, по проведенным в работе [118] экспериментальным исследованиям влияния сопряжения между монолитным железобетонным каркасом и кирпичной кладкой заполнения при сдвиговых воздействиях, автором была построена диаграмма (рисунок 1.16), отражающая зависимость горизонтальных смещений верхней точки одноярусной-двухпролётной заполненной рамы от горизонтального нагружения.
Экспериментальные исследования образцов из кладочных растворов
Замечание. Расчетная прочность на сжатие кирпичных стен заполнения «fd=0,0МПа» означает что при расчете не учитывается влияние кирпичных стен заполнения, а только учитывается нагрузка от собственного веса кирпичных стен заполнения. Вертикальные нагрузки состоят из постоянных и эксплуатационных нагрузок для жилого здания. Статическая ветровая нагрузка, действующая перпендикулярно продольной стороне здания, определялась исходя из ветрового давления (равного 1,16кН/м2).
Основные этапы подхода к оценке адекватности конструктивной системы монолитного каркасного здания с кирпичными стенами заполнения заключаются 1. Назначении предварительных размеров конструктивных элементов исследуемого монолитного каркасного здания с кирпичными стенами заполнения: толщины (е) монолитной плиты перекрытия: е (Мтах /10) , 0-1) где Мтах- максимальный расчетный изгибающий момент в плите перекрытия; размеров сечения монолитных ригелей: h 1,8.(М тах /Ь)1 , (3.2) где h - высота сечения ригеля; Мтах - максимальный расчетный изгибающий момент в ригеле; b - ширина ригели; высоты сечения колонн назначеной (Ь=600мм) такой, чтобы были удовлетворены условия (3.3) и (3.4): H 3.h, (3.3) h 4.b (3.4) где Н- высота этажа; h - высота сечения колонны; Ъ - ширина сечения колонны. 2. Нагружении и составлении расчетных сочетаний нагрузок (РСН) в комплексной программе «ЛИРА-САПР 2013 R4» по упрошенному варианту (ЕвроКода) для жилого здания. 3. Определении расчётной нагрузки (Nu), воздействующей на более нагруженную колонну исследуемой конструктивной системы монолитного каркасного здания (без учета влияния кирпичных стен заполнения) и проверке выполнимости условия (3.5): где В- площадь поперечного сечения колонны; fc2i - характеристическая прочность бетона на сжатие (fC28 =25МПа).
Проверке несущей способности более нагруженной колонны исследуемой конструктивной системы монолитного каркасного здания (без учета влияния кирпичных стен заполнения): N ц N г- (3.6) где N ujjm - допустимая максимальная расчетная нагрузка на колонну. %lim =4u +4d, (3-7) где ffoL - расчетная прочность бетона на сжатие; А- требуемая площадь сечения продольной рабочей арматуры; / , - расчетное сопротивление продольной рабочей арматуры. При этом процент армирования (MsmDe6 ) должен находится в пределах минимально и максимально допускаемых процентов армирования сечения колонны: Vs.min-Vs.mpe6-Vs.max (3-8) где №srnin минимально допускаемый процент армирования; MsmaiT максимально допускаемый процент армирования.
Проверке целесообразности применения арматуры класса А 400 или А 500 для армирования сечений колонн исследуемой конструктивной системы монолитного каркасного здания.
Проверке общей устойчивости (Кзап) конструктивной системы монолитного каркасного здания без учета влияния кирпичных стен заполнения: К зап 2, (3.9) при соотношении (/?) высоты кирпичной стены к ее толщине, удовлетворяющем условию (3.10), в зависимости от категории кладки. Р = [/?] = (13 -.25), (ЗЛО) h где Я- высота кирпичной стены; h - толщина кирпичной стены; [/3] - допускаемые нормативные значения соотношения высоты кирпичной кладки к ее толщине.
Обеспечении допускаемых вертикальных перемещений (dzj) конструктивной системы монолитного каркасного здания без учета влияния кирпичных стен заполнения в одном случае и с учетом влияния кирпичных стен заполнения в другом случае( при расчетной прочности кладки fdJ = 1,0МПа; 2,0МПа и 3,0МПа). где L - большая сторона пролета плиты перекрытия;
Обеспечении допускаемых горизонтальных перемещений {8у о) конструктивной системы монолитного каркасного здания без учета влияния кирпичных стен заполнения ( ,о=0,0МПа). 3у$й[3у] = Ц)0 (ЗЛ2) где Н - высота конструктивной системы здания.
Обеспечении допускаемых горизонтальных перемещений (dyJ) исследуемой конструктивной системы монолитного каркасного здания с учетом влияния кирпичных стен заполнения. Svj [Svj] = , (3-13) 1000 где Н - высота этажа; h - толщина кирпичной стены заполнения. 10. Определении максимальных сжимающих напряжений (erz), возникающих в кирпичных стенах заполнения исследуемого монолитного каркасного здания и проверке выполнимости условия (3.14). az /J (3.14) где /- расчетное предельное сопротивление кирпичной кладки сжатию;
Определении максимальных касательных напряжений (т), возникающих в кирпичных стенах заполнения исследуемого монолитного каркасного здания проверке выполнимости условия (3.15). т [т] (3-15) где [т] - допускаемые касательные напряжения.
Результаты оценки адекватности конструктивной системы монолитного каркасного здания с кирпичными стенами заполнения Несущая способность колонн и устойчивость конструктивной системы
Результаты проведенных исследований показали, что при принятой ширине сечения колонн (Ь=380мм) теоретически необходимая высота сечения колонн должна находится в пределах (750-1500мм). В этих пределах коэффициент запаса (Кзап) общей устойчивости в (3,80-5,75) раз больше требуемого коэффициента (Кзап 2), указанного в нормативных документах.
Данное исследование показывает, что можно принять сниженную (на 20%) высоту сечения колонн по сравнению с минимальной теоретической высотой (750мм), определяемой по нормативной методике. В этом случае, требуемый коэффициент общей устойчивости исследованной конструктивной системы монолитного каркасного здания (без учета влияния кирпичных стен заполнения) обеспечена в (3,37) раза (рисунок 3.6) и несущая способность колонн будет обеспечена (рисунок 3.7 и рисунок 3.8).
Подход к оценке адекватности конструктивной системы
Анализ результатов исследований показывает, что включение кирпичных стен заполнения в пространственную работу монолитного каркасного здания приводит к существенному уменьшению изгибающих моментов в пролетных и опорных сечениях ригелей монолитного каркасного здания.
Уменьшение изгибающих моментов в пролетных сечениях ригелей в зависимости от прочности кладки заполнения, уровня этажа и места расположения ригеля. Примечание. «тах» показывает расхождение между максимальным и минимальным уменьшениями изгибающих моментов для исследованных ригелей при принятой расчетной прочности кирпичных стен заполнения.
Анализ результатов исследования показывает, что в каркасах с кирпичными стенами заполнения на всех этажах включение кирпичных стен заполнения в пространственную работу монолитного каркасного здания приводит к минимальному уменьшению (77,73%) изгибающих моментов в ригеля «Р6» верхнего этажа при расчетной прочности кирпичных стен заполнения, равной 1МПа. Максимальное уменьшение (99,22%) изгибающих (пролетных) моментов возникает в пролетных сечениях ригеля «Р1» нижнего этажа при расчетной прочности кирпичных стен заполнения, равной 3МПа.
При расчете без учета ветровой нагрузки отсутствие кирпичных стен заполнения нижнего этажа приводит к минимальному уменьшению (46,82%) и максимальному уменьшению (75,46%) изгибающих моментов в пролетных сечениях ригеля «Р1» нижнего этажа при расчетных прочностях кирпичных стен заполнения, равных 1МПа и 3МПа соответственно. При расчете с учетом ветровой нагрузки отсутствие кирпичных стен заполнения нижнего этажа приводит к минимальному уменьшению (51,87%) и максимальному уменьшению (77,81%) изгибающих моментов в пролётных сечениях ригеля «Р1» нижнего этажа при расчётных прочностях кирпичных стен заполнения равных 1МПа и 3МПа соответственно.
По анализу результатов исследования видно, что отсутствие кирпичных стен заполнения нижнего этажа сказывается значительно на пролетных изгибающих моментах в ригелях этого (нижнего) этажа и незначительно сказывается на изгибающих моментах, возникающих в ригелях среднего и верхнего этажей (рисунок 4.21).
Зависимость уменьшений изгибающих моментов в пролетных сечениях ригеля «Р2» от прочности кирпичных стен заполнения (fd), нагружения и уровня этажа. На рисунке (4.21) видно, что отсутствие кирпичных стен заполнения на нижнем (1) этаже приводит к минимальным уменьшениям (в %) изгибающих моментов в пролетных сечениях исследованных ригелей нижнего этажа. Чем прочнее кирпичные стены заполнения, тем меньше расхождения () значений уменьшения изгибающих моментов в пролетных сечениях ригелей. Следует заметить, что отсутствие кирпичных стен заполнения нижнего этажа незначительно сказывается на изгибающих моментах, возникающих в пролетных сечениях ригелей среднего этажа и верхнего этажей: ( 10%).
Также, анализ результатов исследований показывают, что величины «тах», показывающие расхождение между значениями максимального и минимального уменьшений изгибающих моментов в ригелях исследованного этажа при принятой расчетной прочности кирпичных стен заполнения незначительно расходятся (таблица 4.1).
Результаты исследований показали, что установленное снижение (по сравнению с уменьшениями изгибающих моментов в ригелях монолитного каркасного здания с кирпичными стенами на всех этажах) уменьшений пролетных изгибающих моментов в ригелях при отсутствии кирпичных стен заполнения нижнего этажа монолитного каркасного здания с кирпичными стенами заполнения приводит к увеличению изгибающих моментов в опорных сечениях ригелей нижнего этажа.
Проведенные численные исследования показали, что включение кирпичных стен заполнения в пространственной работе монолитного каркасного здания приводит к увеличению растягивающих усилий, возникающих в ригелях монолитного каркасного здания. При этом, максимальные значения растягивающих усилий возникают в ригелях нижнего этажа (рисунок 4.22). МПа Каркас с заполнениями на всех этажах (без учета ветровой нагрузки) Каркас с заполнениями на всех этажах (с учетом ветровой нагрузки) —л— Каркас без заполнений нижнего (1) этажа (без учета ветровой нагрузки) -- Каркас без заполнений нижнего (1) этажа (с учетом ветровой нагрузки)
Зависимость растягивающих усилий в ригеля (Р1) нижнего этажа от расчетной прочности кирпичных стен заполнения (fd) и нагружения. Анализ результатов исследования показал, что наибольшие значения растягивающих усилий возникают в ригелях нижнего этажа. При этом, включение кирпичных стен заполнения в пространственную работу монолитного каркасного здания привело к увеличению (до 3,6 раз) растягивающих усилий в ригелях нижнего этажа каркасов с кирпичными стенами заполнения на всех этажах и к увеличению (до 11,8 раз) растягивающих усилий в ригелях каркасов без кирпичных стен заполнения нижнего этажа (таблица 4.2).
Значения увеличения растягивающих усилий в ригелях нижнего этажа. гага Е-г л X ош о о. 4 Каркас с заполнениямина всех этажах (безучета ветровойнагрузки) Каркас с заполнениямина всех этажах (сучетом ветровойнагрузки) Каркас без заполненийнижнего (1) этажа (безучета ветровойнагрузки) Каркас без заполненийнижнего (1) этажа (сучетом ветровойнагрузки)
Варианты конечно-элементных расчётных моделей
Анализ результатов исследования показывает, что включение кирпичных стен заполнения в пространственную работу монолитного каркасного здания приводит к значительному уменьшению продольных усилий, возникающих в опорных сечениях угловых колонн нижнего этажа в каркасах с заполнениями на всех этажах. При этом отсутствие кирпичных стен заполнения нижнего этажа приводит к увеличению продольных усилий, возникающих в опорных сечениях угловых колонн нижнего этажа в каркасах без заполнений нижнего этажа (рисунок 4.25 и 4.26).
Зависимость значений уменьшения (а) и увеличения (б) продольных усилий в опорных сечениях угловой колонны (К1) нижнего этажа от расчетной прочности кирпичных стен заполнения (fd) и нагружения.
На рисунке (4.25) видно, что включение кирпичных стен заполнения в пространственную работу монолитных каркасов (с кирпичными стенами заполнения на всех этажах) привело к уменьшению (на 26,98%) продольных усилий в опорном сечении угловой колонны (К1) нижнего этажа при расчетной прочности кирпичных стен заполнения, равной 1МПа. Также влияние кирпичных стен заполнения привело к уменьшению (на 56,95%) продольных усилий в опорном сечении угловой колонны (К1) при расчетной прочности кирпичных стен заполнения, равной 3МПа. Однако следует заметить, что отсутствие кирпичных стен заполнения нижнего этажа приводит к увеличению (на 13,26%) продольных усилий возникающих, в опорном сечении угловой колонны (К1) нижнего этажа при расчетной прочности кирпичных стен заполнения, равной 1МПа.
Также отсутствие кирпичных стен заполнения нижнего этажа привело к увеличению (на 21,13) продольных усилий, возникающих в опорном сечении угловой колонны (К1) нижнего этажа при расчетной прочности кирпичных стен заполнения, равной 3МПа.
Также, анализ результатов исследования показывает, что ветровая нагрузка незначительно сказывается на продольных усилиях, возникающих в опорных сечениях угловых колонн (К1, К7).
Как и для других категорий (внутренних и наружных не-угловых) колонн, по высоте конструктивной системы монолитного каркасного здания включение кирпичных стен заполнения в пространственную работу монолитного каркасного здания приводит к минимальным уменьшениям продольных усилий в опорных сечениях угловых колонн (К1, К7) верхнего этажа (рисунок 4.26).
Зависимость значений уменьшения продольных усилий в опорных сечениях угловой колонны (К1) среднего этажа и верхнего этажей от расчетной прочности кирпичных стен заполнения (fd) и нагружения. На рисунке (4.26) видно, что кирпичные стены заполнения с расчётной прочностью «fd» меньше 1,4МПа не участвуют в разгружении угловых колонн (К1, К7) верхнего (9) этажа в каркасах с заполнениями на всех этажах. Также кирпичные стены заполнения с расчётной прочностью «fd» меньше 1,6МПа не участвуют в разгружении угловых колонн (Кl, К7) верхнего (9) этажа в каркасах без кирпичных стен заполнения нижнего этажа. Это отражает, по нашему мнению, последствие вертикальных перемещений, возникающие в перекрытиях исследованного здания и приобретающие максимальные значения в перекрытиях верхнего этажа. Как и для внутренних и наружных не-угловых колонн отсутствие кирпичных стен заполнения нижнего этажа значительно сказывается на усилиях, возникающих в опорных сечениях угловых колонн этого (нижнего) этажа и незначительно ( 10%) сказывается на значениях продольных усилий, возникающих в опорных сечениях угловых колонн (Кl, К7) среднего и верхнего этажей. Также анализ результатов исследования показывает, что расхождение между значениями уменьшений продольных усилий, возникающих в опорных сечениях угловых колонн (Кl, К7) незначительное.
Уменьшение изгибающих моментов в опорных сечениях колонн Как правило наибольшие значения изгибающих моментов в опорных сечениях колонн возникают в колоннах нижнего этажа, расположенных со стороны ветрового как отсоса, так и со стороны ветрового напора.
Анализ результатов исследования показывает, что включение кирпичных стен заполнения в пространственную работу монолитного каркасного здания приводит к существенному уменьшению изгибающих моментов, возникающих в опорных сечениях колонн нижнего, расположенных со стороны ветрового как отсоса (таблица 4.6) так и со стороны ветрового напора (таблица 4.7).
Таблица 4.6 - Значения уменьшения (в %) изгибающих моментов в опорных сечениях колонн (Кl, К2, КЗ) нижнего этажа, расположенных со стороны ветрового отсоса. 95 Примечание (к таблице 4.6): max – показывает расхождение между максимальным и минимальным уменьшениями изгибающих моментов в опорных сечениях колонн (К1, К2, К3) нижнего этажа, расположенных со стороны ветрового отсоса при принятой расчетной прочности кирпичных стен заполнения (fd). Анализ результатов исследования показывает, что включение кирпичных стен заполнения в пространственную работу монолитного каркасного здания привело к минимальному уменьшению (на 67,72%) изгибающих моментов, возникающих в опорном сечении колонны (К1) при расчетной прочности кирпичных стен заполнения, равной 1МПа. При этом включение кирпичных стен заполнения в пространственную работу исследованного здания привело к максимальному уменьшению (на 82,93%) изгибающих моментов, возникающих в опорном сечении колонны (К3) при расчетной прочности кирпичных стен заполнения, равной 3МПа. Следует заметить, что отсутствие кирпичных стен заполнения нижнего (1) этажа привело к минимальным уменьшениям (до 15,64%) изгибающих моментов, возникающих в опорных сечениях колонн, расположенных со стороны ветрового отсоса (таблица 4.6).