+ |
У®-%Г |
- ^ Ы л І |
(К(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).
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.
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 . |
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): |
|
|
|
|
|
|
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) |
|
|
'У22 |
) , |
|
|
|
|
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:
|
|
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 |
: |
2л |
|
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: |
|
Уравнения для балок, пересекающихся в узлах с координатами
11, 21, ... , |
ml: |
|
'и |
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 |