2397

Рис.4.22. Схема возможного образования трещин

На рис. 4.23 представлена модель консоли, работоспособность которой восстановлена с помощью сталетрубобетонных обойм. Соединение элементов сталетрубобетонной обоймы между собой выполнялось через уравнения связей. На рис. 4.24–4.27 представлены результаты расчета.

Рис. 4.23. Геометрическая модель сталетрубобетонной обоймы

91

Рис. 4.24. Напряжения в сталетрубобетонной обойме по оси Y

Рис. 4.25. Перемещения сталетрубобетонной обоймы по оси Z

92

Рис. 4.30. График распределения напряжений в сечении 2 консоли колонны

Анализа графика (рис.4.29-4.30.) показывает, что разрушение сечения произошло от вертикальной сдвигающей силы, которая действует вдоль грани с рабочей арматурой, при этом горизонтальные напряжения практически не оказывают влияния на процесс разрушения. На рис. 4.31- 4.32 представлен график распределения напряжений в сечении 1 и 2 соответственно при усилении консоли балансирным устройством.

Рис. 4.31. График распределения напряжений в сечении 1 консоли, усиленной балансирным устройством (без пластины)

97

Рис. 4.32. График распределения напряжений в сечении 2 консоли, усиленной балансирным устройством (без пластины)

Анализ графиков (рис.4.31-4.32) показывает, что в связи с переносом опорной реакции ближе к центру тяжести нижней части колонны напряжения в сечении стремятся к нулю, тем самым доказывая справедливость предложенной авторами гипотезы. Балансирное устройство позволяет перераспределить напряжения по плоскости консоли и изменить напряжения растяжения в месте соединения верхней части колонны и консоли на сжатие, что более благоприятно для бетонных конструкций.

Рис. 4.33. График распределения напряжений в сечении 1 консоли, усиленной балансирным устройством (с пластиной)

98

Рис.4.34. График распределения напряжений в сечении 2 консоли, усиленной балансирным устройством (с пластиной)

Анализ графиков (рис.4.33-4.34) показывает, что возникающие в сечении 2 вертикальные напряжения выросли по сравнению с предыдущим случаем почти в 3 раза, что также подтверждает гипотезу о том, что усиленный центратор обладает большей прочностью, так как напряжения равномернее распределяются по ширине сечения консоли. Данные напряжения равномернее распределяются по поверхности консоли вследствие отсутствия смятия полок центратора, которые наблюдались при физическом эксперименте. Место возникновения данных напряжений сместилось от грани верхней части колонны в сторону обреза консоли.

Рис.4.35. График распределения напряжений в сечении 1 консоли, усиленной сталетрубобетонной обоймой

99

Рис.4.36. График распределения напряжений в сечении 2 консоли, усиленной сталетрубобетонной обоймой

Анализ графиков (рис. 4.35-4.36) показывает, что сталетрубобетонная обойма является самой напряженной, так как максимальные напряжения расположены под зоной нагружения и достигают 69 МПа. При этом совместная работа стали и бетона позволяет, не разрушаясь, воспринимать столь высокие напряжения. Необходимо отметить, что напряжения распределяются более равномерно в сравнении с оригинальной консолью.

Таким образом, анализ графиков распределения напряжений показал, что распределения напряжений становятся более равномерными по сравнению с оригинальной консолью. В случае с балансирным устройством наблюдается снижение максимальных напряжений на консоли колонны от 30 % (для сечения 2). Для сталетрубобетонной обоймы напряжения в сечении 1 возросло в 2,09 раза при условии увеличения нагрузки минимум в 2,24 раза.

4.5. Исследование влияния способов усиления консоли колонны на распределение моментов в поперечной раме

Для исследования влияния способов усиления консоли колонны на распределение моментов в каркасе проведем статический расчет однопролетной П-образной рамы на действие постоянной и снеговой нагрузки. Состав кровельного ковра и сбор нагрузок представлен в табл. 4.6. Расчет произведем для П-образной рамы, шарнирно опертой в уровне ригеля и жёстко защемленной в уровне пола.

100