Добавил:
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

книги из ГПНТБ / Симвулиди И.А. Расчет инженерных конструкций на упругом основании учеб. пособие для студентов строит. специальностей вузов

.pdf
Скачиваний:
50
Добавлен:
25.10.2023
Размер:
13.16 Mб
Скачать

KlA)

=

 

(CrDlP

+

C^Dtf-a^DlP),

Л 2

=

а<л>

.(С}А) Q^

+ dA\Q\A)-a\A)

Q|j?>);

A 3

 

а<л>

 

 

 

 

 

 

 

 

(ѴІІІ-47)

д(Л)

 

- 6 2 л >

С,> Я|л > +

а| Д )

(С[А)

D\A)

-

Ь[А)

 

Q \ A

%

 

 

КІ (Л)

[ь\А)

с[А)

{ U \ A ) - D \ A )

)

+

с \ А )

ьіА)

а\?

 

 

 

•Ь\А)

СІА)

D\V + а[А)А)

 

D\A)-C[A)

 

 

Q\A%

 

 

 

 

 

д(Л)

ЩА)

СІА)

{Ü\A)

-

D[A))

 

+ С[А)

b^Qtf-

 

(VIII-48)

 

•Ь[Л)

tiA)

D\A)

+

а\А)

{С[А)

D\A)

-

Ь\А)

 

Q\A%

 

 

 

 

 

 

 

A 8

=

[ ьіА)

сіл> (Ü\A)

-

D\A))

 

+ b[A)

c i A )

a \ A

)

 

 

C[A)

A)

D\A)

+

a[A)

(biA)

D[f-CiA)

 

 

D[A))].

 

 

 

Пользуясь

первым

уравнением

из

(ѴІІІ-19),

получаем

уравне­

ние

(ѴІІІ-28):

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

с№ МА

 

 

(А)

YА =

0;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

+ а Г

 

 

 

 

где

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

etf' = -х^- [н[А) +

 

(л1Л) а№ - л1Л)о}л>)]+

 

 

+ {н\Ѵ -яіл>) WW

 

 

+ йА)

&\А)) ;

 

(ѴШ-49)

 

а(РА) = [(я1?> + яіл>) + (я{л> -яіЛ ) )( D\î\

л1Л) + й А )

а\А)) +

 

 

 

+ ^{K\A)-KkA)D\î)).

 

 

 

 

 

 

 

(VI»-5°)

Подставляем

значение

Мд

 

из

уравнения

(VII1-28)

в

формулы

(ѴІІІ-43):

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

315

 

YAl

= K\A,d^+Kr

'(-4)

MA)

(VIII-51)

 

 

d\P,

 

где

YA,

= K^A)d^+KiA)

 

d[î\

 

 

 

JA)

 

 

 

d\A)

&\A)-

 

 

 

JA) Q14

YA

= EiA)

Y A,

 

 

 

1M

 

 

(VIII-52)

 

 

 

„(А)

 

 

 

 

 

 

 

 

dip1

Dlf>

JA) •D 14

YA

=

EhA)YA.

 

 

 

2М

 

 

 

 

Зная величины М ^ , Мд,

YA

и YA

, можно определить бд . При

определении б А \ б в ; б с . . . для удобства

начало координат берем в точ­

ке А3; В3\ С3... Оси z направляем вверх, а оси у — вправо.

 

 

Из

уравнения (Ѵ-3) [или см. ниже

(Х-4)] для

рассматриваемого

случая

получаем

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Ь*= і^Т1-

("S'

^

-~y^lA,AtYA)

+

 

 

 

 

 

У А% А% А% А$

 

 

 

 

 

 

 

 

Ai А% А\ Ag

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

M

l M l

 

 

 

 

 

 

 

 

(ѴШ-53)

 

Подставляя

значения Мд

, Мд

, Мд,

YA

и Yд

из уравнения

(VI11-28) и формул (VI11-51) в уравнение (VII1-53), найдем

 

где

 

 

 

 

 

Ьд = КА YA,

 

 

(ѴІІІ-54)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

К

д

=

 

 

[у^

( ^ ) і # > _

 

£ < л >) +

£ И »

+

 

 

 

а

Л , -4,

'л, л,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

+

КІА)

ЕІА)

)} + а

Ly>

ГУЖ (КІА)

Е(ОА)

- К\А)

ЕІА))-

 

 

 

 

 

 

 

Аг At

i4j Aj

 

 

 

 

 

 

-

7

$

{К\А)

ЕІА)

- К(2А)

Е&)

+ LAL

л, Ю > (7А)

ЕР

+ КІА) ЕР)

+

+

 

( ^ Л ) £ Ь Л ) + ^ ) £ ^ ) ) ] } +

 

 

 

 

-^^{ЖА\{К\А)Е^--К2{А)Е^)+

аАА1 'АЛ,

316

+

У®-%Г

- ^ Ы л І

(ьА)EhA)

+

ЕП + УІП

(ѴІІІ-55)

 

 

ам

 

 

 

 

 

 

 

 

Если

в

уравнениях

и

формулах

(ѴШ-40) (VI11-55)

всюду

A,

Alt Аг,

A3

заменить В, Blt

B2, B3,

С, Съ С2 , С3, D, Du

D2,

D3

то получим значения горизонтальных перемещений верхних голов свай

ВВ3,

СС3, DD3,

... , которые выразятся

 

уравнениями:

 

 

 

 

 

 

 

 

Ъв=Кв1)У.

в,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Ъс =

 

 

 

 

(ѴІІІ-56)

 

 

 

 

 

Кс"Ус,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

<!)•

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

SD

=КОХ)УО.

 

 

 

 

Подставляя

значения о л

, о в , о с , ô D , ... из уравнений

(ѴШ-53)

и (VI11-55) в уравнение

(VI11-22), получим дополнительные

уравнения

для

определения

неизвестных

горизонтальных

сил

УД ,

УВ, УС,

УD,

... , возникающих в верхних головках свай в результате действия

нагрузок,

приложенных на

ростверке.

 

 

 

 

Решая

совместно

дополнительные

уравнения

с

уравнениями

(ѴІІІ-36), найдем неизвестные силы УД,

 

УВ, УС,

УD, ... и изгибающие

моменты МА, Мв,

Мс,

MD,

... , возникающие в местах

заделки свай

в ростверке.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Зная эти силы

и моменты, можно

 

отдельно для каждой мысленно

отсеченной СЕЭИ (балки) построить эпюры реактивных давлений грун­ та р, поперечных сил С и изгибающих моментов М.

Чтобы построить эпюры

поперечных сил и изгибающих моментов

для ростверка, необходимо,

кроме уже найденных сил и моментов,

определить и силы ZA,

ZB,

ZQ...

Для определения

неизвестных cun~ZA, ZB, Zc, ... необходимо к

первым двум уравнениям из (VII1-38) добавить столько дополнитель­ ных уравнений за вычетом двух, сколько в них имеется неизвестных. Недостающие уравнения можно получить из рассмотрения условий сов­ местности деформации рассматриваемой конструкции (принимаем ростверк абсолютно жестким).

Допустим, что свайный р с с т Е е р к под нагрузкой из-за упругого сжатия надземной части сваи опускается и одновременно поворачивает­ ся на бесконечно малый угол.

Учитывая вертикальное смещение и угол поворота ростверка, составим недостающие дополнительные уравнения*:

* Первых два уравнения из системы (ѴІІІ-38) и (VII1-57) могут быть заме­ нены уравнениями (VI1-2) и (ѴІІ-3).

317

иz,

 

 

 

 

Fc

 

 

<=з

\

1=3

 

 

 

2

 

4

1=1

 

 

 

1=2

/

1=4

 

 

 

i=4

 

L, 2 £ =

0,

(VIII-57)

S

Li

S L,

1=2

 

i = i

 

 

 

1=0

 

1=6

0,

 

1=2

 

/=i

 

 

r H

 

 

где FA,

FB,

F

. —площади

поперечных сечений

надземных частей

свай.

Если между сваями и ростверком имеются только шарнирные сое­ динения, то уравнение (VII1-28) не используется. Одновременно из формул и уравнений (VII1-40) (VII1-53) исключается МА.

При этом ход решения остается тот же, что и при расчете свайного ростверка (когда верхние концы (головы) свай заделаны в ростверке), но гораздо упрощается расчет.

Если в составе высокого свайного фундамента имеются одновремен­ но сваи с жестко заделанными и шарнирно закрепленными головами, то порядок расчета от этого не изменяется.

Полученные расчетные уравнения и формулы (ѴІІІ-28) — (VI11-56) даны в общем виде и поэтому они справедливы как для жестких, так и для шарнирных соединений голов свай с ростверком.

Расчет высокого и низкого свайных фундаментов, когда верхние концы свай заделаны в ростверке, можно также производить по фор­ мулам и уравнениям, приведенным в главах V I , V I I и X.

Выше дан расчет высокого свайного ростверка на действие слож­ ной нагрузки. При этом рассмотрены только случаи, когда все сваи под растверком погружены вертикально на определенных допускае­ мых расстояниях между собой. Если все сваи или часть из них пред­ полагается запроектировать наклонными, то для расчета такого свай­ ного ростверка остаются справедливыми расчетные уравнения, полу­ ченные для свай вертикально погруженных в грунт; при этом учесть углы наклона свай с вертикалью.

Г Л А В А IX

РАСЧЕТ ПЕРЕКРЕСТНЫХ БАЛОК (ПОЛОС) И СЕТЧАТЫХ ПЛИТ, ЛЕЖАЩИХ НА УПРУГОМ ОСНОВАНИИ

Перекрестные фундаментные балки и сетчатые плиты находят ши­ рокое применение в строительстве при возведении высоких зданий и других инженерных сооружений.

Для расчета перекрестных фундаментов высоких зданий в настоя­ щее время нет единой теории. Это приводит к тому, что при необходи­ мости проектирования подобных сооружений приходится упрощать расчетную схему и поэтому результаты расчета часто получаются не­ верными. Следовательно, разработка практических методов расчета перекрестных фундаментных балок и сетчатых плит имеет важное научное и прикладное значение.

Ниже рассмотрим метод расчета перекрестных балок и плит, лежа­ щих как на однородном, так и на неоднородном упругом основании, нагруженных произвольными нагрузками, при любом варианте за­

крепления концов балок

(полос) или

плит*.

§

1. Расчет

перекрестных

балок (полос)

со свободными концами,

лежащих

на

упругом основании (рис. ІХ-1)**

Заданные силы, действующие на перекрестные балки (полосы), вызывают реактивные давления грунта. Одновременно перекрестные

балки давят друг на

друга в узлах их пересечений /7, 21,

... т.п. Узло^'

вые силы Nn,

N2\, ...

, Nmn в этих же узлах вызывают на

балках, па-'

раллельных оси Ох,

неизвестные силы Yn;

YZ1,

Ymn,

а на балках,'

параллельных

оси Ог, неизвестные силы

Y'n;

Y'2i

Y'mn.

* При расчете перекрестных балок на упругом основании приходится дважды учитывать площади пересечения балок двух направлений.

* * С и м в у л и д и И. А. Расчет перекрестных балок, лежащих на упру­ гом основании. Труды симпозиума. Югославия, Сараево, 1969 г.

319

Зависимость между этими силами можно выразить формулой

(ІХ-1)

N = У 4 - У

Прежде чем начать расчет перекрестных балок, сначала необходимо найти Yn; У2 1 , ..., Ymn. Для нахождения У п ; У 2 1 , ... , Утп использу­ ем уравнения (Х-2), (Х-4) и условия совместности линейных дефор­ маций.

Рис. ІХ-1

Чтобы получить удобное для практики решение, принимаем, что перекрестные балки в узлах их пересечения не имеют жестких соеди­ нений*. Поэтому, пренебрегая кручением балок, составляем столько уравнений совместности линейных деформаций, сколько имеется узлов пересечения балок (полос)**.

* Ставится условие, чтобы оба конца всех перекрестных балок выступали за пределы контура.

**

Условия контактности балок с основаниями используются те же,

что в

главе I .

320

У р а в н е н и я л и н е й н ы х п е р е м е щ е н и й б а л о к ( п о л о с ) , п а р а л л е л ь н ы х оси Ох

 

Уравнения

линейных

 

перемещений в узлах с координатами // ,

21,

ml для балки АуВ^.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

^ ö

i i f/n

)

=

à

Уз VD X I H,

 

 

 

 

Lxt

 

 

 

 

 

1=1

 

 

 

 

 

 

"*i lxt

( «(*,)

 

,/>(*i>\

_

' v m 7 / ( 2 1 )

V

 

 

 

——2

\°2i

— г / 2 1

)

1

#3(<D*>H,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

/ = 1

 

 

 

 

 

— • >

\

Ь т

і

t

/

m i

) — ь

Уз (il) X г ц-

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1=1

 

 

 

 

Уравнения

линейных

 

перемещений

в узлах с

координатами 1л,

2п

т.п. для балки

 

АпВп:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

г^^{^-уТ»))=1*-у№)хѴ1п

 

 

 

 

 

 

 

 

 

хп

 

 

 

 

 

і=1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(2л)

ѵ

 

 

^

{

І

^

-

У

І

 

У

^

^ Ж

in) X *

in,

 

 

Хп

 

 

 

 

 

 

і=1

 

 

 

 

i=m_,

^ { ^ ) - У І П х » ) ) = * Ж % Х Ѵ І П

 

xn

'= 1

 

 

 

Если в уравнениях (ІХ-2а) и (ІХ-26) индексы хп всюду заменить ин­

дексами гт, а также Y'n; Y'2[,... , Y'^ заменить Nn—Yn,

NZ1 — Y i l t

то получим уравнения для мысленно вырезанных балок (полос),

параллельных оси Oz. Поэтому нет необходимости приводить

запись

уравнений линейных перемещений для балок, параллельных

оси Oz.

Учитывая совместность перемещений балок (полос) в узлах их пере­

сечений, получим в самом общем виде систему уравнений, куда

войдут

кроме заданных сил и неизвестные силы Yn,

Y2l, ..., Yтп

(рис. IX-1).

Уравнения для балок,

пересекающихся

в узлах с координатами

11, 21

(ml):

 

 

 

 

321

 

 

zx zt

X

(=1

/•=1

 

 

x

C ^ - ^ "

' ) ,

 

i—tn

/=rt

z% z 2

X

1=1

У=1

 

 

X

(yS.<*> -

yl!«>),

(IX-3a)

1=1

/ = 1

 

£ 2

^ m l

»ml j

zm

 

 

Уравнения для балок, пересекающихся в узлах с координатами 12, 22, 32, ...,т2.

, = Ш 7 ( ' 2 )

V

I

 

'ТТ№

 

X

 

 

 

 

 

 

i = i

 

 

/ = і

 

 

 

 

 

x ( « / ? 2 ( Z ' ) - ^ ) ) ,

 

 

 

 

 

 

 

X

i = i

 

 

/ = 1

 

 

 

 

 

X

/22

„0

(x,)\

(IX-36)

 

 

22

) ,

 

 

 

 

УM

 

M 2 >)

У - L ' y

X

%A

7t/

m z

X. 'і2Г

Ъ

 

 

» 3 (12)

m2

i

Уз(і2)х,

/=i

» ( m 2 )

X

Уг ( m / ) Z m K* m j

x { y 0 J ^ - y T } ) -

Уравнения для балок, пересекающихся в узлах с координатами

In, 2п, ... , тп:

322

 

 

Лп)

ѵ

 

I

V

TTC")

 

 

 

X

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(=1

 

 

 

 

 

/ = 1

 

 

 

 

 

 

*2и

S

*/з2"/„)

F j „

+

 

S

У3(2/)г2

(Yy

Nzj)

X

 

1=1

 

 

 

 

 

/=1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

,0 (г,)

. 0

(х x

 

 

 

 

 

 

 

х ( У

:

 

42п( п)

 

 

\ (IX-3B)

 

 

 

 

 

 

 

г/зТ^/) zm

 

 

OU

I у

x m n S

г / 3

" " я ) J C n

У і я

+

S

 

(Ymj

Nmj)

X

i=i

 

 

 

 

/=i

 

 

 

 

 

zm

 

 

 

X

\ z>mn

 

Vmn J

 

 

В этих уравнениях:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

тп

 

 

 

 

 

 

 

'0г„

(ІХ-4)

 

 

 

 

 

a,.

I

у

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

лп

 

хп

 

 

 

 

уН*„:

 

 

 

 

 

 

 

 

"(тп)

,

ѵ —(тп)

 

"тп

 

лп

хп.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(ІХ-5)

у° <г»

Уравнения (ІХ-За), (ІХ-Зб) и (ІХ-Зв) являются общими для расче­ та перекрестных балок и сетчатых плит со свободными концами, лежа­

щих

на

упругом

основании.

Пользуясь

этими

уравнениями, можно

решить

большое

количество

инженерных

задач.

 

 

В результате совместного решения системы

линейных

уравнений

(ІХ-За),

(ІХ-Зб) и (ІХ-Зв),

найдем неизвестные

силы

Yln,

YZn, ... ,

Ymn,

возникающие в узлах

пересечения

перекрестных

балок.

После нахождения неизвестных сил к каждой балке в соответствую­

щих местах к заданным силам присоединяем найденные силы. В ре­ зультате этого каждую балку рассматриваем совершенно самостоя­ тельно, как отдельную балку (полосу), лежащую на сплошном упругом основании.

Если на перекрестные балки действуют

только узловые силы

•^и; - ^ 2 1 ,

Nmn, то правые части уравнений

(ІХ-За) — (ІХ-Зв) рав­

ны нулю и уравнения принимают вид:

 

323

Уравнения для балок, пересекающихся в узлах с координатами

11, 21, ... ,

ml:

 

1sЭДа,*=1

F"+2 " î ï o / , * - * ѵ) = о.

/ = 1

f=OT.

(ІХ-ба>

i'=l

1

/= 1

Уравнения

для балок,

пересекающихся в узлах с координатами

12, 22, 32, ..., ш2:

 

 

'

f Й Т І , ^ + S Й <i, „

-

= °.

 

с=і

 

/=і

 

 

 

1=т-т)

ѵ

,

' = " - ( 2 2 ,

Д ^ ; - ^ ; ) =0 .

Х » 2 » a t e , * . y

i « +

 

2 У з « 2 / ) г

 

(=і

 

 

 

 

 

(ІХ-66)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

/ = т

 

 

 

 

 

 

 

 

«=і

 

 

/=і

 

 

 

Уравнения

для балок,

пересекающихся

в узлах с координатами

In, 2п

тп:

 

 

 

 

 

 

 

 

;

 

 

;

!

/ = 1

 

 

 

г'=1

 

 

 

 

 

 

X

' ѵ Ѵ л )

 

 

 

/ = п —

 

 

 

 

 

 

 

 

Л 2 и

Z J

» 3 (m) хп

 

 

 

У=1

 

 

 

(=1

 

 

 

 

 

(ІХ-бв)

 

 

 

 

 

 

 

 

m

#3 (m) * я

»л ~

» 3 ( m / ) z m v от;

" m ; /

 

i = l

/= 1

 

 

Ниже даны примеры расчета перекрестных балок.

Пример

IX-1. Рассмотрим

систему из семи

связанных между со­

бой перекрестных балок, лежащих на сплошном упругом основании и

нагруженных сосредоточенными силами УѴП ,

Л/4 3 , приложенными

во всех узлах их пересечения 11,

43, (рис.

ІХ-2). Принимаем, что

324

Соседние файлы в папке книги из ГПНТБ