2.2.5. Работа рамы за пределами упругости


Проведенное испытание дало возможность изучить работу рамы за пределами упругости. Первые трещины возникли при расчетной нагрузке в узлах примыкания нижних поясов ферм к колоннам (узлы 9 и 12). Произошло перераспределение усилий: часть момента из узлов в стыке с колонной перешла в панель. Момент в панелях 27 – 28 и 26 – 25 (см. рис. 26) уравновесился моментом в стойке фермы. При этом величина момента возрастала как в панели, так и в стойке, поэтому появились небольшие трещины в стойке, примыкающей к нижнему поясу. При дальнейшем увеличении нагрузки продолжается процесс перераспределения усилий: увеличиваются моменты на стойках в узлах 10 и 11, трещины в них раскрываются, жесткость узла падает и усилие переходит на второй конец стойки (узлы 2, 3 — примыкание к верхнему поясу). Момент в стойках узлов 2 и 3 растет, и в этих узлах тоже раскрываются трещины. Момент в стойках уравновешивается моментами в панелях верхнего пояса (сечения 3 – 4 и 1 – 2 на рис. 26). При раскрытии трещин в этих сечениях увеличивается момент в сечениях 1 и 4, величина момента возрастает и в колонне. Дальнейшее увеличение нагрузки вызывает значительное возрастание момента в середине средней панели рамы и раскрытие трещин.

Увеличение нагрузки свыше двойной расчетной влечет за собой рост количества трещин, ширины их раскрытия и глубины проникания, резко возрастает деформация системы.

Из схемы деформаций (см. рис. 25) видно, что под влиянием растягивающих усилий (в нижних поясах ферм) и сжимающих (в верхних поясах ферм) наблюдается смещение узлов примыкания нижних поясов к колоннам.

В процессе загружения ферм испытательной нагрузкой измеряли абсолютную величину деформаций бетона и арматуры в различных сечениях элементов. По абсолютным деформациям подсчитаны напряжения и в этих сечениях. Измеренные напряжения, возникшие в симметричных точках модели рамы относительно центральной оси, одинаковы по знаку и близки по значению. Наибольшие величины напряжений имели место в узлах примыкания верхних и нижних поясов ферм к колоннам (узлы 4, 5, 12, 13, 20, 21, 28, 29) и узлах примыкания стоек фермы к верхним и нижним поясам (узлы 3, 6, 11, 14, 19, 22, 27, 30).

Следует подчеркнуть, что знаки фактических усилий полностью совпадают с расчетными. Величины растягивающих напряжений нижних поясов ферм первого яруса несколько больше, чем второго, что также соответствует расчету. Так, узлы 30 и 31 имеют напряжения +1110 и +1090 кгс/см2, а узлы 14 и 15 — +420 и +320 кгс/см2.

Характер напряженного состояния при расчетной нагрузке по сравнению с нормативной нагрузкой не изменился, но величины напряжений увеличились. Например, растягивающие напряжения в местах примыкания нижних поясов ферм к центральной опорной стойке (узлы 28 и 29) возросли до 1680 кгс/см2, и в вутах этих узлов появились первые волосные трещины, ширина раскрытия которых не превышала 0,05 мм.

При расчетной нагрузке напряжения в арматуре были меньше расчетных, так как прочность бетона на растяжение в раме больше расчетной. В связи с этим при определении усилий ввели коэффициент 1,4. С учетом коэффициента перехода (k = 1,4) от натуры к модели на рис. 27, а, даны усилия в ферме первого яруса рамы при расчетной нагрузке, на рис. 27, б — усилия в ферме первого яруса рамы в результате расчета.

значения усилий даны в сечениях, выделенных на эпюре утолщёнными линиями

В табл. 27 сравниваются изгибающие моменты, полученные при статическом расчете и экспериментальной проверке рамы. Из этой таблицы видно, что усилия, полученные в результате расчета и эксперимента, близки по значению.

получено при статическом расчёте и экспериментальной проверке под расчётной нагрузкой