Твърда корица, голям формат | 276 стр. | 519 гр.
След задълбочен анализ на различните методи за статическо изчисляване на диафрагми с отвори и в съчетание с рамки при равномерно разпределен, триъгълен и трапецовиден хоризонтален товар и концентрирани сили (във върха или по етажите) в книгата са подбрани онези методи, които сравнително бързо дават достатъчно точни резултати за проектантската практика и изискват не особено голям обем изчислителна работа с обикновена сметачна линийка, като е възможно да се програмират и за електронноизчислителни машини.
Предложените методи са: а) на непрекъсната среда — на Албиже и Гуле, Росман, Дроздов, Сигалов и Линович, и б) на дискретната система — на Поляков, Спасов, Йенделе и Ман.
За илюстрация на начина на изчисляване и за сравнение са дадени 59 решени числ ени примера за 4- и 9-етажни диафрагми с отвори при различно хоризонтално натоварване и диафрагми в съчетание с р амки.
Книгата е предназначена за строителни инженери — проектанти, студенти и научни работници.
Предговор
Първа част
1. Диафрагми с отвори, последвани като непрекъсната среда
1.1 Методи на Албиже-1 уле и Росман . . . 8
1.1.1. Метод на АлбиЖе Гуле [36] . . 9
1.1.2. Допълнителни теоретични изследвания към [36] . . 13
Триъгълников товар 13
Концентрирана сила във върха 16
1.1.3. Слушй на многоотворни диафрагми 16
1.14. Метод на Росман [70] . . ... 17
1.1.5. Допълнителни теоретични изследвания към [70] .... 20
1.1.6. Числели примери . 23
1.1.6.1. Едноотворна девететажна симетрична диафрагма . 23
1. Натоварване с равномерно разпределен товар . . 23
2. Натоварване с концентрирана сила във върха 32
3. Натоварване с триъгълен товар 38
1.1 6.2. Едноотворна девететажна несиметрична диафрагма 39
1. Натоварване с равномерно разпределен товар .39
2. Натоварване с концентрирана сила във върха 46
3. Натоварване с триъгълен товар 52
1.1 6 3. Елнотворна четириетажна симетрична диафрагма -52
1. Натоварване с равномерно разпределен товар 52
2. На озарване с концентрирана сила във върха 57
1-.1.6.4. Еднсотворна четириетажна несиметрична диафрагма 57
1. Натоварване с равномерно разпределен товар 57
2. Натоварване с концентрирана сила във върха . .61
1.1.6.5. Двуотворна девететажна симетрична диафрагма 63
1 .Натоварване с равномерно разпределен товар . 63
2. Натоварване с концентрирана сила във върха .66
1.1.6.6. Двуотворна четириетажна симетрична диафрагма 68
1. Натоварване с равномерно разпределен товар. . . 68
2. Натоварване с концентрирана сила във върха . 70
1.1.6.7. Изводи и препоръки 7 2
1.2. Методи на Дроздов, Линович, Сигалов и Росман 73
1.2.1. Вертикални диафрагми с един отвор на всеки етаж . . . 73
1.2.1.1. Решение на Дроздов, П. Д. [9] 75
1.2.1.1.1. Приблизително решение чрез използуване на готови таблици. . 78
1.2.1.1.2. Конструкции, чието решение може да се пригоди към изложеното за едноотворни диафрагми 80
1.2.1.1.3. Решение за разгледаните конструкции при натоварване с концентрирани сили . . . . . . . . 82
1.2.1.1:4: Влияние на податливостта на почвата 83
1.2.1.1.5. Отчитане на срязвашите сили в ригелите . . . 85
1.2.1.1.6. Някои изводи от изложеното решение 85
1.2.1.1.7. Указания върху изчислението по предлаганите формули 86
1.2.1.2. Решение на Линович, Л. Е. [15] .... 87
1.2.1.2.1. Указания относно изчислението по предлаганите формули. ... 90
1.2.1.2.2. Решение за двуотворна симетрична диафрагма . . . 90
1.2.1.3. Решение на Сигалов, А. Е. [30] 91
1.2.1.3.1. Някои забележки . 93
1.2.2. Вертикални несиметрични диафрагми с по два и повече отвори на всеки етаж 93
1.2.2.1. Решение на Линович, Л. Е. за двуотворна несиметрична диафрагма . . 93
1.2.2.2. Решение на Росман, Р. за диафрагми с произволен брой отвори [71] . . 95
1.2.3. Съвместна работа на плътна диафрагма с диафрагма с отвори или рамка . . 99
1.2.3.1. Решение на Дроздов, П. Д ... . . 100
1.2.3.2. Решение на Сигалов, А. Е. 103
1.2.4. Сравнителни числени примери 108
1.2.4.1. Едноотворна симетрична диафрагма при натоварване с равномерно разпределен товар 109
1.2.4.2. Едноотворна несиметрична диафрагма при натоварване с равномерно раз- пределен товар . . |П7
1.2.4.3. Едноотворна симетрична диафрагма при натоварване с концентрирани сили 129
1.2.4.4. Едноотворна несиметрична диафрагма при натоварване с концентрирани сили 137
1.2.4.5. Двуотворна несиметрична диафрагма при натоварване с равномерно разпределен товар ... 140
1.2.4.6. Двуотворна несиметрична диафрагма при натоварване с равномерно разпределен товар 152
1.2.4.7. Двуотворна симетрична диафрагма при натоварване с концентрирани сили . . 160
1.2.4.8. Двуотворна рамка-диафрагма при натоварване с равномерно разпределен товар . 167
1.2.4.9 Плътна диафрагма, работеща съвместно с рамка при натоварване с равномерно разпределен товар 172
1.2.4.10. Птьтна даафрзгма, рабзтещт съвместно с едноотворна си мегрична диафрагма, при натоварване с равномерно разпределен товар 185
Втора част
2. Диафрагми с отвори, изследвани като дискретна система
2.1. Общи бележки 198
2.2. Методи за изчисление, публикувани от Поляков, С. В. в [25]., [26] и [27] . . . .201
2.3. Методи за изчисление, публикувани от Н. М. Спасов в [6] [7], [32] и [34] .... 205
2.3.1. Симетрични диафрагми е една колонка отвори и еднаква височина на етажите 20о
2.3.2. Симетрични диафрагми с една колонка отвори и различа височина на етажите 207
2.3.3. Диафрагми с една несиметрич ю разположена колонка отвори 209
2.4. Метод за изчисление, публикуван от M. Jenfele в [52] 218
2.5. Метод за изчисление, публикуван от W. Mann в [64] . 222
2.6. Числени примери . , . . 223
2.6.1. Симетрични диафрагми с една колонка отвори . . 223
2.6.1.1. Натоварване въw всички етажи с копценгриваии хзрнючгалнн сити . 223
2.6.1.2. Натоварване с една концентриран хоризонтална сила въз върха на диафрагмата
2.6.1.3. Натоварване е равномерно разпределен хоризонтален товар 234
2.6.2. Диафрагми с една несиметрична разположена колонка отвори 243
2.6.2.1. Натоварване във всички етажи с еднакви по големина и посока концентрирани хоризонтални сили 213
2.6.2.2. Натоварване с една концентрирана сита във върха на диафрагмата . . 556
2.6.2.3. Натоварване с равномерно разпределен хоризонтален товар 261
***
ПРЕДГОВОР
От 1892 г. започна регистрирането на земетресенията в България. За периода от 1858 г. до 1941 г. у нас са станали 15 катастрофални и разрушителни земетресения. За предотвратяване на последиците от тях през 1964 г. бе одобрен Правилник за строителство в земетръсни райони на България. Съгласно предписанията на този правилник сградите и съоръженията трябва да бъдат осигурени срещу въздействията на хоризонталните сеизмични инерционни сили. За натоварване от тях се изчисляват вътрешните сили в конструкциите на сградите и съоръженията.
Най-трудно е изчисляването на рамки и особено на диафрагми с отвори в сградите и съоръженията при действие на хоризонтални сили в равнината им. Обикновено се налага да се провеждат твърде сложни статически изчисления.
Проучването на различните методи за изчисляване на рамки и диафрагми с отвори при въздействията на хоризонтални натоварвания показа, че от множеството предложени методи не всички дават достатъчно точни резултати за проектантската практика, а влаганият изчислителен труд при различните методи обикновено е твърде голям.
Напоследък при статическите изчисления на сградите и съоръженията все по-широко се използуват електронни изчислителни машини, но все още масовите изчисления се правят с помощта на сметачната линийка. Това наложи да се направи по-задълбочен анализ на различните предлагани методи в литературата, за да може да се препоръчат онези, които при най-малко изчислителен труд дават най-точни резултати.
Като взе пред вид необходимостта да се предложат целесъобразни методи, авторският колектив направи основен анализ на много методи, разработени от различни автори, за решаване на диафрагми с отвори и се спря на онези, които дават „най-точни" резултати за практиката и могат да се прилагат при използуването както на обикновената сметачна линийка, така и на електронноизчислителната машина.
Тази книга е подготвена за печат преди повече от пет години и затова в нея не са застъпени някои по-нови публикации, които за различните случаи дават някои нови решения, но по същество не променят крайните резултати.
На някои от методите е дадено теоретично изложение, а на други не, тъй като са намерили място в нашата техническа литература. Затова за тях се дава само общият метод на работа и са решени числени примери.
Разгледани са общо 13 метода за изчисляване на диафрагми с отвори, от които 6 са методи на „непрекъснатата среда" и 7 — на дискретната равнинна система, като са решени и 59 примера за онагледяване приложението на методите и за сравняване на крайните резултати.
Анализът на разгледаните методи, на техните предпоставки и на резултатите от числените примери показва областите на целесъобразното им приложение.
За да бъдат подпомогнати проектантите, строителните инженери, както и по-младите специалисти от тази област, които ежедневно се сблъскват и ще се сблъскват с трудностите при изчисляването на рамки и особено на диафрагми с отвори или на съчетания от тях, си позволяваме още в предговора да насочим вниманието им към отделните методи.
В част I са изложени методите за изчисляване на диафрагми с отвори, изследвани като непрекъсната среда.
А. В раздел 1.1 са застъпени методите наАлбиже—Гуле и на Росман.
1. В метода на Албиже—Гуле [36] (т. 1.1.1. тук) диафрагмата с отвори е заменена с еквивалентна плътна диафрагма чрез изравняване на хоризонталното преместване във върха, а с приложените номограми в [36 и 61] бързо и лесно се определят инерционните моменти и преместванията във всички етажи.
2. Въз основа на теорията на Росман, като се използува диаграмата на срязващите сили Т, може бързо и лесно да се определи и самата срязваща сила [37].
3. Монографията на Росман |74| представлява цялостно изследване на статиката и динамиката на вертикалните диафрагми —плътни и с отвори — при различни натоварвания, включително и при температурни изменения. Приложението на формулите се облекчава от многобройни таблици. Тази монография може да се препоръча на всички, които работят по изчисляването на вертикални диафрагми.
4. По удобство и количество на изчислителната работа най-подходящи се оказват методите на Албиже—Гуле и на Росман и особено с допълнителното теоретично изследване върху метода на Албиже—Гуле (направено от С. Кисляков, т. 1.1.2) приложението му се разшири.
Т ози метод е много удобен за едноотворни диафрагми (т. е. диафрагми с по един отвор в етаж, разположен за всички етажи в една колонка) при равномерно и триъгълно хоризонтално натоварване и с концентрирана сила във върха.
Достатъчно точно изчисление се получава при приложението му за ниски диафрагми, с използуване на уравнения в крайни разлики, при равномерно разпределено хоризонтално натоварване. Под „едноотворна", „двуотворна" и т. н. „многоотворна" разбираме диафрагми с по един, с два или с повече отвори в етаж, разположени във вертикални колонки за всички етажи.
Методът е подходящ за такова натоварване и при диафрагми с три и с повече колонки отвори по етажите.
5. Достатъчно бърз и точен е методът на Росман за произволни едноотворни и за симетрични двуотворни диафрагми, натоварени с концентрирана сила във върха или с равномерно разпределен товар по височината. При този метод се държи сметка и за деформационната работа на срязващите сили в ригелите.
6. Сравнението на методите на Албиже—Гуле и на Росман показаха, че по Росман се получават с 15% по-високи стойности за вътрешните сили при равномерно разпределен товар и с 11% — при концентрирана сила във върха.
7. Направеното от Кисляков преобразование на формулите на Албиже— Гуле и Росман (т. 1.1.5) ги направи значително по-малко чувствителни и подходящи за работа със сметачна линийка, при което се получават достатъчно точни резултати.
8. И така:
8.1. За едноотворни и двуотворни симетрични диафрагми със 7 и с повече етажи е подходящо да се използува:
а) методът на Росман (т. 1.1.4) при равномерно разпределен товар и при концентрирана сила във върха;
б) методът на Албиже-—Гуле (т. 1.1.1) при едноотворни диафрагми с триъгълен хоризонтален товар;
8.2. Методът на Албиже и Гуле — за диафрагми с три и с повече отвори и равномерно разпределен хоризонтален товар (т. 1.1.3).
8.3. При ниски едноотворни диафрагми (под 7 етажа) и равномерно разпределен хоризонтален товар подходящ е методът на Албиже и Гуле, при който се получава система уравнения в крайни разлики.
Б. В раздел 1.2 на част I са изложени методите на Дроздов [9] (т. 1.2.1.1), Сигалов [30] (т. 1.2.1.3) и Линович [15] (т. 1.2.1.2). Те са за симетрични и несиметрични „едноотворни" и „двуотворни" многоетажни диафрагми. Тяхното приложение води до решения, които дават почти еднакви практически резултати. Обемът на изчислителната работа е почти еднакъв, но все пак е по-малък по метода на Сигалов.
1. Методите на Дроздов и Госман са подходящи за концентрирани хоризонтални сили, равномерен, триъгълен и трапецовиден хоризонтален товар, а тези на Линович и Сигалов дават решение за равномерно разпределен хоризонтален товар.
2. При двуотворни несиметрични диафрагми решението се усложнява значително, а при повече от два отвора се стига до система диференциални уравнения, при които трудоемкостта при изчисленията е много голяма.
Методът на Линович е сведен до готови формули за двуотворни несиметрични диафрагми и е единствен от методите на непрекъснатата среда, който дава решение за този случай.
3. Методът на Госман [71] (т. 1.2.2.2) за статическо изчисляване на многоотворни симетрични диафрагми води бързо до определянето на максималните стойности на огъващите моменти и на нормалните сили в колоните.
4. Някои разновидности на диафрагми с една и две колонки отвори (във всички етажи) могат да бъдат изчислявани по метода на Дроздов, а пък съвместно работещи „плътни" и „отворни"1 диафрагми — по методите на Дроздов и Сигалов в съответствие с ограниченията, които се споменават в т. 1.2.3.
Забележка. Методите на „непрекъснатата среда" са по принцип подходящи за диафрагми с по-голяма височина, като 9-етажната диафрагма е непосредствено до долната им граница.
В част II на книгата се предлагат методи за статическо изследване за диафрагми с отвори (при хоризонтално натоварване), разгледани като дискретна система, т. е. използува се изчислителната схема на равнинната рамка.
Анализът е направен с оглед на „точността" на теоретичното решение и обема на изчислителната работа. Примерите са изчислени със сметачна линийка.
Точността се разглежда при решението, извършено по методите на строителната статика на прътовите системи, без да се приемат опростяващи предпоставки.
I. Симетрични едноотворни диафрагми
1. Методите на С. В. Поляков [25] (т. 2.2) и на Н. М. Спасов [6] (т. 2.3) отговарят на изискванията за „точност" на статическото изчисление, тъй като са разработени по силовия метод в статиката на прътовите сис-
1 „Отворни" които имат в отделните етажи правоъгълни отвори за врати или прозорци, теми, като е включено влиянието на деформационната работа на всички вътрешни сили.
2. Методът [6] има предимства пред този от [25] по обема на изчислителната работа поради по-лекото използуване на готовите формули (вижда се в примерите 2.1 до 2.4 и 2.7 до 2.10).
Решението [6] се различава от това в [25] по приемането на еднакъв инерционен момент по цялата височина на колоните, докато в [25] в зоната на ригелите инерционният момент на колоните е приет равен на половината на този на плътното сечение на диафрагмата (т. е. плътно сечение за цялата ширина на диафрагмата).
3. При определяне на единичните премествания (Ъ.., 8/л, А, ) на основната система по метода на С. В. Поляков [25] огъващите моменти на колоните в участъка на ригелите не съответствуват на центъра на тежестта на бетонното сечение, за което е определена коравината на огъване Е1
Това приемане води до коравина, значително по-висока от приетата в [6], но все пак е между еднаквата коравина на цялата височина и безкрайно голямата в зоната на ригелите — това се отразява на размера на напречните сили в ригелите.
Разликата за вътрешните сили в основното сечение на колоните е от порядъка на 8—10% до 15% в повече при изчисляването по [25].
4. Методът на Ш. Мапп [64] (т. 2.5) не може да се препоръча, тъй като дава по-големи напречни сили в ригелите-—с около 35% от получените по метода в [25], с 40% по-големи нормални сили в колоните и с около 65% по-малък огъващ момент в основното сечение на колоните. Независимо от това той изисква и повече изчислителен труд в сравнение с [6] и [25].
5. Разликата между изчислените стойности на вътрешните сили в диафрагмите, получени по метода на М. Лепбе1е [52] (т. 2.4) спрямо получените по [6], респективно по [25], се дължи предимно на пренебрегването на влиянието на деформационната работа на напречните сили и поради намаление на броя на неизвестните.
Максималните напрежения в основното сечение на колоните, изчислени по този метод, са с 14% по-малки от получените по метода [25] и със 7% от тези, получени по метода в [6].
И така:
а. За симетрични едноотворни монолитни или сглобяеми диафрагми, разглеждани като монолитни, целесъобразни се оказват методите на С. В. Поляков [25] и на Н. М. Спасов [6], които дават на практика достатъчно точни резултати при работа със сметачна линийка.
6. За вземане пред вид влиянието на деформациите на връзките между панелите в сглобяеми едноотворни симетрични диафрагми най-подходящ е методът на С. В. Поляков, публикуван в [26], който не се разглежда подробно в тази книга.
в. При една колонка отвори само в част от височината на диафрагмата е подходящ за ползуване методът на М. Лепбею [52] (т. 2.4), който е единствен за тези случаи.
II. Несиметрични едноотворни диафрагми
1. По отношение на точността тук е най-подходящ методът, даден в (32] (т. 2.3.3.1), тъй като е взета предвид деформационната работа на всички вътрешни сили, но изчислителната работа е много голяма в сравнение с приблизителните методи. Поради голямата точност методът в [32] може да се приеме за сравнителен еталон.
2. Достатъчно точни резултати се получават по приблизителния метод, даден в [7] (т. 2.3.3.2). Те се различават с 5—13% от тези, получени по решението в [32]. При това положение приблизителният метод от [7] може да се препоръча за практическата работа при изчисляване на несиметрични едноотворни (с отвори в една колонка) диафрагми.
3. Методът на \У. Мапп [64] (т. 2.5) дава големи разлики за напречните сили на ригелите и за нормалните сили на колоните, а оттам и за огъващите моменти на меродавното основно сечение в колоните. Затова този метод не се препоръчва.
4. Също така не може да се препоръча и методът на М. Лепс1е1е, изложен в 152] (т. 2.4), освен за приблизително решаване на несиметрични едноотворни диафрагми с отвори в част от височината им.
5. При двуотворни или при диафрагми с повече отвори подходящи са методите, дадени в [32] (т. 2.3.3.1) и [7] (т. 2.3.3.2), но при тях изчислителната работа е значително повече, отколкото при методите на „непрекъснатата среда", изложени в част първа на тази книга.
Разработката и написването на книгата е извършено под общото ръководство и научната редакция на ст. н. с. I ст. инж. Гено Иванов Даскалов, който написа и предговора.
Първа част — раздел 1.1, е разработена и написана от доц. к. т. н. инж. Сава Д. Кисляков, раздел 1.2—от н. с. инж. Петър Г. Градев, а втора част е разработена и написана от ст. н. с. инж. Николай М. Спасов.