Отказы одного, двух элементов подсистемы не влекут неблагоприятных последствий для системы в целом, а лишь способствуют реализации резервов данной подсистемы. Это так называемые системы с загруженным резервом; им соответствуют модели с параллельным соединением элементов.

Реализация описанного приема позволяет получить решение надежности системы с любым числом отказов. Важная особенность приема состоит в том, что при учете перераспределения усилий в подсистемах удается обеспечить независимость отказов подсистем и связать надежность системы с вероятностью отказов любого элемента. Вероятность безотказной работы и отказов рекомендуется определять по табличным значениям функции нормированного нормального

10.5. Пример расчета шпоночного шва на надежность

ным: длина шва l = 5,6 м; числоАкруглых шпонок n = 27 при расстоянии между ними 0,2 м; усилиябв дискретно расположенных шпонках

Определить надежность шпоночного шва по следующим дан-

распределяются по зависимости F = F sin(πx / l), где x – координа-

и i max

та i-й шпонки от левой опоры плиты, среднее значение усилия в наи-

более напряженной центральной шпонке F 14 = F max = 8 кН; среднее значение несущей способности Q = 18 кН; коэффициенты вариации

прочности νb = 0,25 и нагрузки νf = 0,1.

характеристикСбезопасности βi по формуле (10.5), вероятностей безотказной работы шпонок Ri по таблицам нормального распределения [3], вероятностей их отказов Pi = 1 – Ri и приращений надежности Rs при отказах шпонок по формуле (10.9) приведены в табл. 10.1.

Результаты вычислений Fi , коэффициентов запаса ki = Qi Fi ,

По формуле (10.8) определена надежность шва до первого отказа: Rs1 = 0,986. Далее усилия с условно разрушающейся шпонки перераспределяли поровну (αk = 0,5) на две смежные и определяли приращения надежности по формуле (10.9). Например, при отказе наиболее напряженной 14-й шпонки действующее в ней усилие F14 = 8 кН п е-

рераспределяли поровну на смежные шпонки 13, 15 с увеличением усилий в них до F13 = F15 = 0,5·8 + 7,95 = 11,95 кН. Вероятность безот-

57

казности шпонок 13 и 15 при этом равна 0,903 (при k14 = 18/11,95 =

= 1,506 и β14 = 1,299) и приращение R14 = 0,014·0,9032 = 0,011. Сум-

мируя Rs1 с приращением R14, получили значение надежности системы шва 0,997 при отказе одной шпонки.

Таблица 10.1

Результаты расчета шпоночного шва на надежность при отказе одной шпонки

системы из трех шпонок получено: действующее усилие в них F13−15 = = 23,9 кН, усилия в смежных подсистемах F10−12 = F16−18 = 22,56 кН;

вероятность безотказности смежных подсистем 0,919 (при k = 1,565 и β = 1,399) и R13-15 = 0,014·0,9192 = 0,012. Надежность шва при отказе трех наиболее напряженных шпонок равна 0,998.

Таким образом, результаты исследования подтверждают влияние на надежность межплитных швов перекрытий числа шпонок, работающих до отказа. Значимость шпонок зависит от их напряженного состояния (положения в шве). Шпонки, расположенные на расстоянии до 1 м от опор, практически не влияют на надежность швов. Ра с- четом на надежность можно учесть любое количество отказов шпонок.

58

Контрольные вопросы

1.На какие усилия работают шпоночные соединения?

2.Прочность элементов шпоночных швов.

3.Задача системного исследования шпоночных швов.

4.Модели надежности швов перекрытий.

5.Количество рабочих шпонок в шве.

Лекция 11. ПРИНЦИПЫ ИССЛЕДОВАНИЯ СИСТЕМ ПЕРЕКРЫТИЙ

11.1. Конструктивные особенности системыИперекрытия

темы здания. Из несущих элементов перекрытия обычно выделяют

плиты и ригели, связанные между собой и совместно работающие при

Железобетонное междуэтажноеДперекрытие – важная часть сис-

любых воздействиях и нагрузках. Элементами перекрытий являются также полы, выполняющиебв основном изолирующие функции, по-

этому перекрытия – это многофункциональныеА конструктивные системы, при исследованикоторых применяются разные подходы. С одной стороны, напр мер, при решении задач пространственной устойчивости зданияСх рассматривают как элементы или подсистемы здания в виде гор зонтальных дисков или диафрагм, т.е. имеет место системный подход. другой стороны, при проектировании и исследовании сборных перекрытий в основном преобладает поэлементный подход с упрощенными решениями вопросов взаимодействия частей.

При решении проблемы взаимодействия элементов сборных железобетонных перекрытий основными являются следующие задачи системных исследований: взаимодействие элементов регулярных и нерегулярных настилов; влияние опор и опорных закреплений на работу настила; влияние распоров на напряженно-деформированное состояние элементов; влияние настила на работу опорных конструкций и др.

При системном подходе к исследованию перекрытий исходной является принципиальная модель железобетонной конструкции в таком же виде, каком она была использована при исследовании насти-

59

лов, с той лишь разницей, что настил обязательно рассматривается как несущий элемент перекрытия. Этот момент присутствует при реализации принципа структурности, связанного с определением состава и структуры перекрытия. Существуют две основные структурные разновидности перекрытий – безбалочное и балочное.

В безбалочных перекрытиях настил опирается непосредственно на вертикальные элементы здания (стены, колонны), не входящие в состав конструктивной системы перекрытия. В балочных перекрытиях кроме настила присутствует еще один элемент – ригель, служащий опорой для настила. В перекрытиях применяют обычно ригели балочного типа. Их различают по размерам, форме поперечного сечения, способам опирания на них настилов, материалу, способам изго-

Связь элементов настила с опорными элементами перекрытия выполняют обычно путем замоноличивания гладких или шпоночных

швов, а также сваркой закладных деталей или выпусков арматуры. В

нений ригелей между со ой и Адругими частями здания (стенами, колоннами, диафрагмамиижесткости и т.п.).

сборномонолитных и монолитных перекрытиях применяют в основ-

ном монолитные (бетонные или железобетонные) соединения между настилом и ригелями. Разнообразны конструктивные решения соеди-

В целом перекрыт я – это неоднородные конструктивные системы с относительноСпростой, в основном, двухуровневой структурой, в которой нагрузка, пр ложенная к элементам первого уровня (настила), передается через соответствующие связи на элементы второго уровня. Иногда таких уровней может быть больше, например, в системах с второстепенными балками или подстропильными элементами. Результатом подбора состава и формирования структуры перекрытия является конструктивная схема или модель конструктивной системы (рис. 11.1).

60