3. Анализ расчётных схем.

3.1. Переход от реальных сооружений к расчётным схемам.

Расчётная схема может быть совсем не похожа на тот объект, который она моделирует. Например, очень похожи расчётные схемы ракеты с жидкостными реактивными двигателями и мачты с оттяжками: в обоих случаях- стержень с присоединёнными к нему по длине осцилляторами (массами на пружинках). Именно при переходе к расчётной схеме происходит первый этап получения погрешности. Второй этап получения погрешности имеет место при использовании методов расчета. Третий этап имеет место при попытках применения результатов расчёта к реальной конструкции.

Динамические нагрузки- это такие нагрузки, при действии которых в конструкциях надо учитывать инерционные силы. Например, сейсмические, пульсационные составляющие ветрового действия, от промышленного оборудования, транспорта и т.п.

Статические нагрузки- частный случай динамических: когда в следствие малой скорости приложения нагрузки, длительного периода их неизменяемости влиянием инерционных сил можно пренебречь. Например, снеговые, собственный вес конструкций и т.п.

Расчётная схема моделирует и само сооружение, и действие нагрузки на него, и схему взаимодействия сооружения с основанием. Чем сложнее нагрузка, закон её изменения, тем проще должна быть расчетная схема самого сооружения.

С одной стороны, расчетная схема должна как можно точнее отражать действительность, а с другой- расчётная схема должна быть такой, чтобы её можно было рассчитать известными методами. В результате приходят к определённому компрамису.

Различают расчётные схемы, используемые для ручного и для машинного счёта.

С развитием вычислительной техники, программных комплексов, методов расчёта появляется возможность более детального изучения работы сложных конструкций и сооружений. С другой стороны, повышается роль ручного счёта, как средства контроля над достоверностью полученных результатов расчёта.

Ответственные конструкции рассчитывают с использованием как минимум двух независимых сертифицированных программ. И результаты расчёта по ним сравнивают между собой и с результатами ручного счёта. Расхождение результатов расчётов до 20% считается нормальным: в принципе, любой расчёт здания, сооружения является приближённым. После того, как будут найдены все усилия в элементах конструкции от расчётных воздействий, определяют необходимые размеры сечений элементов (при нескольких видах воздействий расчетным будет то, при котором усилие максимально).

О расчётной схеме мостового пролёта было рассказано в параграфе 2.6. Аналогичные расчётные схемы имеют ригель (рис.2.5б) и плита перекрытия (рис.2.5в).

На рис.2.5б показан железобетонный ригель 1, опирающийся на скрытые консоли 2 железобетонных колонн 3. Такую схему опирания применяют в общественных зданиях с железобетонным каркасом. На ригеля опираются многопустотные железобетонные плиты 4. По плитам выполнена конструкция поля 5.

Схема опирания плит перекрытия 4 на ригеля 1 показана на рис.2.5в.

Рис. 3.1 и 3.2 поясняют правило определения величины расчётных пролётов ригеля и плиты. Если предположить, что изменение реактивного давления вдоль площадки опирания длиной подчинено линейному закону и его график имеет вид треугольника, то равнодействующая будет находиться на расстоянии от наибольшей ординаты. Соответственно, расчётный пролёт для ригеля

Аналогично для плиты

Рис.3.1. Рис.3.2.

Здесь и - длины ригеля, плиты соответственно.

На рис3.3 показана расчётная схема ствола радиотелевизионной передающей станции (РТПС) башни. Вертикальный стержень моделирует ствол с геометрическими, упругими и массовыми характеристиками на каждом участке. Стержни 1 и 2 введены искусственно. На самом деле их не существует.

Рис.3.3

Горизонтальный стержень 1 моделирует жёсткость упругого основания при повороте подошвы фундаментной плиты относительно горизонтальной оси, проходящей через центр тяжести подошвы перпендикулярно плоскости колебаний (упругое неравномерное сжатие). Вертикальный стержень 2-при упругом равномерном сдвиге. Рекомендуемые длины этих стержней показаны на рисунке и зависят от граничных условий на их торцах.

При указанных на рисунке граничных условиях и соответствующих им длинах изгибная жёсткость стержня 1 равна - коэффициенту жёсткости основания при неравномерном сжатии, а изгибная жёсткость стержня 2 -(коэффициенту жёсткости основания при равномерном сдвиге,

Важным этапом перехода к расчётной схеме является сбор и моделирование нагрузок, действующих на сооружение, здания и их элементы.