книги из ГПНТБ / Прис Б.В. Моделирование железобетонных конструкций
.pdfБ В П рис.Д Д .Дэвис ..*-ч
Моделирование
железобетонных
конструкций
MODELS
f o r
STRUCTURAL
CONCRETE
by B. W. Preece B. Sc.
and J. D. Davies
M.Sc. (Eng.), Ph.D, A.M.I.C.E., A.M.I.Struct.E.
CR BOOKS LIMITED
The Adelphi, John Adam Street, London WC2
J 964
Б. В. ПРИС, Д. Д. ДЭВИС
МОДЕЛИРОВАНИЕ
ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫХ
КОНСТРУКЦИЙ
Перевод с английского инж. В. И. Кожара
Научный редактор заслуженный деятель науки и техники БССР Я. И. Дрозд
Издательство «Вышэйшая школа» Минск 1974
6.05 П 77
УДК 624.012.4
Рекомендовано Министерством высшего и среднего специаль ного образования БССР для студентов строительных вузов
I |
I '.<0. ПуЗЛг.'ЧОЗя |
|
} |
науч.;0.,-ах| |
■тр.п |
|
ОКбл;іуіп;;д < |
|
"...
Ми т а і і ь ;'п ;
0325— 048
П77 М 304(05)—74 ° ° —74
(£) Издательство «Вышэіішая школа», 1974.
Предисловие редактора к русскому
переводу
Непрерывно растущий объем капитального строительства в нашей стране, повышение его общего технического уровня тесно связаны с разработкой, исследованием и внедрением в практику строительства новых прогрессивных материалов и конструкций.
Обширные теоретические и экспериментальные исследования в области железобетонных конструкций и сооружений, проведен ные советскими и зарубежными учеными, указывают на целый ряд особенностей в их работе, затрудняющих чисто теоретический подход к расчету реальных конструкций.
В настоящее время проектируются весьма сложные системы сооружений с учетом работы конструкций в комплексе с примыка ющими и поддерживающими элементами сооружения. Поэтому в таких случаях обоснованию применения расчетных предпосылок и гипотез, а также проверке точности расчета предшествует выпол нение значительного объема экспериментальных работ с целью исследования общих параметров напряженно-деформированного состояния сложной системы, вопросов концентрации напряжений, несущей способности и перераспределения усилий, связанных с развитием неупругих деформаций в элементах конструкций.
Наряду с совершенствованием существующих методов иссле дования весьма актуальным является разработка и дальнейшее развитие метода моделирования, который имеет огромные воз можности широкого применения во всех областях науки и тех ники.
Теория и практика применения моделирования в инженерных сооружениях свидетельствует о больших возможностях этого ме тода и особенно его эффективности при проектировании новых, сложных, уникальных п ответственных сооружений и конструкций, теория расчета которых еще мало разработана. В ряде случаев применение методов моделирования позволяет упростить или полностью исключить трудоемкие и дорогостоящие натурные ис пытания и благодаря этому снизить стоимость исследований в
5—10 раз.
Исследования моделей отдельных конструкций или сооруже ний дают возможность уточнить расчетную схему, установить на
5
пряженно-деформированное состояние и несущую способность элементов на отдельных этапах нагрузки вплоть до стадии разру шения рассматриваемой конструкции.
В связи с этим возникает большая потребность в техническом материале, излагающем отечественную и зарубежную практику моделирования при испытании конструкций. В монографии Б. В. Приса и Д. Д. Девиса «Моделирование железобетонных кон струкций» систематизирован весьма ценный материал, опублико ванный в широком диапазоне в журналах и технических отчетах многих зарубежных авторов.
В книге подробно и на достаточно высоком научном уровне изложена методика модельных исследований, теория законов по добия и требования для их выполнения. Большое внимание уде лено применению косвенных и прямых моделей при исследовании напряженно-деформированного состояния разных типов кон струкций (каркасных, плоских, оболочек, массивных и др.) с их детальным анализом.
Подробно дано описание материалов, рекомендуемых для из готовления моделей, и приведены фнзпко-механпческпе их свой ства.
Важной частью книги являются главы 2, 4 и особенно 12, в ко торых излагаются специальные методы исследования при моде лировании-— оптический метод фотоупругости и метод Мойра с подробным теоретическим анализом. Следует отметить, что в мо нографии не отражен значительный опыт моделирования кон струкций, применяемый в Советском Союзе и других социали стических странах.
В СССР в области моделирования выполняются исследования по следующим направлениям:
совершенствование теории подобия; механическое моделирование при решении задач статики и
динамики разных типов сооружений; изучение напряженно-деформированного состояния строитель
ных конструкций с помощью электрических моделей, а также с применением поляризационно-оптического метода;
совершенствование методов измерений, применяемых при мо делировании.
В этом направлении советскими учеными выполнены большие работы. Об этом свидетельствуют материалы координационного совещания по применению моделирования для исследования стро ительных конструкций, проведенного ЦНИИСК им. Кучеренко, НИИЖБ и МИСИ в Москве 23—25 мая 1967 г., и Всесоюзного совещания на тему «Моделирование при исследовании строитель ных конструкций», проведенного в Киеве 21—23 ноября 1972 г.
Материалы совещаний опубликованы в двух сборниках. Материалы совещаний показывают, что в системе Госстроя
СССР (НИИСК, НИИЖБ, НМИСК), МНЗНИИЭП Госгражданстроя СССР, НСиА Госстроя БССР ведутся исследования мо-
6
делеіі сложных сооружений. ЦНИИС Минтрансстроя СССР про водит на моделях исследование работы мостов, тоннелей и других транспортных сооружений. ВНИИГ им. Веденеева, НИС Гипропроект им. Жука и ГрузНИИЭГС широко применяют моделиро вание при проектировании и исследовании гидротехнических со оружений. НГИС АН Армянской ССР исследует на моделях вли яние сейсмических воздействий на здания и сооружения. Боль шие работы проводит специальная лаборатория моделирования НИИСК Госстроя СССР, которая, используя методы механиче ского моделирования и фотоупругости и ЭВМ, ведет исследова ния сложных сооружений и конструкций. Разработкой теории и практики применения методов моделирования занимаются мно гие кафедры высших учебных заведений (МИСИ, ЛИСИ, МИИТ, ЛИИТ, КИСИ, КубИСИ, БПИ и др.).
Совещание указывает на необходимость дальнейшего совер шенствования моделирования и практического его внедрения. По этому настоящая монография Б. В. Ириса и Д. Д. Дэвиса, являясь ценным и оригинальным трудом в области моделирования кон струкций, будет полезна для научных работников, аспирантов, работающих в области моделирования, и для студентов при изу чении курса «Испытание сооружений».
Необходимо отметить, что русский перевод английского тек ста и его редактирование вызывали затруднения в вопросах тер минологии. В связи с этим могли оказаться некоторые шерохо ватости смыслового и редакционного характера. Условные обо значения в формулах, принятые в английском издании, сохранены нами без изменения; полагаем, что знакомство с обозначениями, принятыми в Англии, поможет советскому читателю в изучении английской литературы по моделированию.
Я. И. Дрозд
Предисловие авторов
Большинство научных статей об использовании моделей стро ительных конструкций было опубликовано в большом количестве журналов, представлено на симпозиумах или распространялось в виде технических отчетов для ограниченного обращения. Таким образом, рассмотрение какого-нибудь частного аспекта модель ных испытаний может оказаться трудным. В настоящей книге ав торы стремились представить в сравнительно сжатой форме боль шинство данных, относящихся к теории и испытанию моделей же лезобетонных конструкций.
Настоящая работа не является исчерпывающим трудом по данному предмету, но содержит достаточно информации, чтобы выявить преимущества и недостатки модельного анализа и по мочь читателю в планировании и проведении модельного исследо вания. В ней подробно рассматриваются выбор подходящих для моделирования материалов, техника испытаний и расшифровка наблюдений в соответствии с законами конструктивного подобия. Там, где это необходимо, в конце главы приведены ссылки на источники, а общая библиография дана в конце книги.
Мы надеемся, что книга будет полезной для всех, кто зани мается изготовлением и испытанием моделей, включая студен тов, аспирантов, исследователей, инженеров-строителей и проек тировщиков.
Авторы признательны профессору О. К. Зинкевичу за его со веты и поддержку. Второй автор много почерпнул из наставлений
ибесед с профессором В. Мерчентом, в частности это касается некоторых материалов, представленных в главе 4. Mp. Р. Эдвардс
имр. Т. Патон оказали большую помощь при подготовке схем.
Кроме того, мы выражаем благодарность тем, кто любезно по зволил воспроизвести некоторые иллюстрации: проф. Р. К. Коат су, др. К. Б. Уилби, др. Ф. Леонгардту, мр. Г. С. Холистеру, мр. Р. П. Джонсону, мр. Д. Д. Расселу, мр. Ф. А. Блэки.
1963 г.
Б. В. Прис Д. Д. Дэвис
Г л а в а 1
Использование и применение моделей
1.1.Введение
Втечение последнего десятилетия для систематического изу чения режима работы конструкций и проектирования уникаль ных сооружений все более широко используется модельный ана лиз. Модели конструкций могут эффективно использоваться при создании новых сооружений, их исследовании, совершенствова
нии, проектировании и строительстве. Помимо установления дан ных об общем характере конструктивного режима и обеспечения экспериментальной проверки результатов аналитических расче тов, модельные исследования постепенно становятся приемлемым методом непосредственного проектирования. Наиболее заметный прогресс в технике испытания моделей был связан с применени ем в строительстве различных видов бетонных и железобетонных конструкций.
Экономические и практические преимущества использования конструктивных моделей проявились в организации нескольких специализированных национальных лабораторий для проведения фундаментальных исследований и выполнения специальных экс периментов на моделях сложных, новых или дорогостоящих со оружений.
Некоторые новейшие методы испытания моделей, применяе мые для проектирования больших плотин, мостов, оболочек и других сооружений, конкурируют по широте экспериментов и точности результатов с хорошо разработанными модельными ме тодами, применяемыми для гидравлических исследований, в ко раблестроении и самолетостроении.
1.2. Историческое замечание
Хотя и существует большое количество примеров, свидетель ствующих об использовании в инженерной практике прошлых столетий различных форм моделей, создание и испытание же мо делей на систематической и научной основе почти полностью от носится к достижениям XX столетня. Быстрое развитие моделиро
9