3.6. Экспериментальная проверка сходимости результатов расчетов панелей по нестандартным расчетным схемам методом конечных элементов с результатами испытаний

Для проверки соответствия результатов расчета методом конечных элементов по нестандартным расчетным схемам экспериментальным данным был поставлен натурный эксперимент с испытанием панелей марки ПС5200.1200.120−М по приведенным на рисунке 3.31 схемам.

Соотношение пролетов испытываемых панелей и место приложения испытательной нагрузки назначены таким образом, чтобы при испытаниях со смещением средней опоры из горизонтальной плоскости изменялся характер разрушения конструкции или оно происходило бы при значительно отличающейся от полученной при испытании панели по приведенной на рисунке 3.31а схеме величине разрушающей нагрузки.

При подготовке эксперимента по каждой из приведенных на рисунке 3.31 расчетных схем были выполнены статические расчеты и определены прогнозируемые разрушающие нагрузки Fu. Расчеты выполнялись в упругой стадии методом конечных элементов. Их результаты приводятся на рисунках 3.32—3.35.

Схемы испытаний для определения влияния смещений опор на напряженно-деформированное состояние панелей

а — схема 1 без смещения средней опоры; б — схема 2 со смещением средней опоры на 20 мм вниз; в — схема 3 со смещением средней опоры на 20 мм вверх;

Рисунок 3.31. — Схемы испытаний для определения влияния смещений опор на напряженно-деформированное состояние панелей

Прогнозируемый характер разрушения панелей и величины разрушающих испытательных нагрузок определялись анализом результатов статического расчета (см. рисунки 3.32—3.35) и их сопоставлением с приведенными в разделах 3.1—3.4 диссертационной работы величинами прочностей при сжатии и сдвиге среднего слоя и критических напряжений подкрепленных средним слоем сжатых обшивок.

Эпюры внутренних усилий в панели от действия собственного веса

Рисунок 3.32. — Эпюры внутренних усилий в панели от действия собственного веса

Эпюры внутренних усилий в панели при расчете по схеме 1 при действии прогнозируемой разрушающей нагрузки

Рисунок 3.33. — Эпюры внутренних усилий в панели при расчете по схеме 1 при действии прогнозируемой разрушающей нагрузки

Эпюры внутренних усилий в панели при расчете по схеме 2 при действии прогнозируемой разрушающей нагрузки

Рисунок 3.34. — Эпюры внутренних усилий в панели при расчете по схеме 2 при действии прогнозируемой разрушающей нагрузки

Эпюры внутренних усилий в панели при расчете по схеме 3 при действии прогнозируемой разрушающей нагрузки

Рисунок 3.35. — Эпюры внутренних усилий в панели при расчете по схеме 3 при действии прогнозируемой разрушающей нагрузки

Расчеты показали:

  • разрушение панелей при испытаниях по приведенной на рисунке 3.31а схеме должно происходить с потерей устойчивости сжатой (верхней) обшивки во втором (правом) пролете в месте приложения испытательной нагрузки при ее величине FuF_u=11,17 кН;
  • разрушение панелей при испытаниях по приведенной на рисунке 3.31б схеме должно происходить с потерей устойчивости сжатой (верхней) обшивки во втором (правом) пролете в месте приложения испытательной нагрузки при ее величине FuF_u=7,05 кН;
  • разрушение панелей при испытаниях по приведенной на рисунке 3.31в схеме может происходить с потерей устойчивости сжатой (нижней) обшивки на промежуточной опоре или от сдвига среднего слоя во втором (правом) пролете на участке от средней опоры до точки приложения испытательной нагрузки при ее величине FuF_u=8,04 кН.

Необходимые перепады отметок опор панелей при испытаниях создавались использованием опорных элементов из стальных гнутых замкнутых сварных профилей различной высоты. Ширина опор панелей назначалась такой, чтобы при проведении испытаний не происходило разрушение материала среднего слоя при сжатии.

Крепление панелей к опорам самонарезающими винтами при испытаниях не выполнялось.

Прижим панелей к крайней левой опоре при испытаниях по схеме 1 (см. рисунок 3.31а) обеспечивался стальной балкой и натяжением анкерных болтов (см. рисунок 3.36а).

Прижим панелей к средней опоре при испытаниях по схеме 2 (см. рисунок 3.31б) обеспечивался приложением дополнительной полосовой нагрузки по линии этой опоры (см. рисунок 3.37а).

Прижим панелей к крайней правой опоре при испытаниях по схеме 3 (см. рисунок 3.31в) обеспечивался приложением дополнительной полосовой нагрузки по линии этой опоры, а к крайней левой опоре — стальной балкой и натяжением анкерных болтов (см. рисунок 3.38а).

Испытания панелей проводились в соответствии с требованиями [74].

Испытания панелей без перепада высот на опорах (схема испытания 1)

a — панель на стенде;

б — характер разрушения панели – потеря устойчивости верхней обшивки на участке действия испытательной нагрузки;

Рисунок 3.36. — Испытания панелей без перепада высот на опорах (схема испытания 1)

Испытания панелей с перепадом высот на опорах 20 мм (схема испытания 2)

а — панель на стенде; б, в — характер разрушения панели — потеря устойчивости верхней обшивки на участке действия испытательной нагрузки;

Рисунок 3.37. — Испытания панелей с перепадом высот на опорах 20 мм (схема испытания 2)

Испытание панели с перепадом высот на опорах 20 мм (схема испытания 3, испытание №1)

а — панель на стенде; б — характер разрушения панели — потеря устойчивости нижней обшивки на средней опоре; в — характер разрушения панели — потеря устойчивости верхней обшивки на участке действия испытательной нагрузки;

Рисунок 3.38. — Испытание панели с перепадом высот на опорах 20 мм (схема испытания 3, испытание №1)

Испытание панели с перепадом высот на опорах 20 мм (схема испытания 3, испытание №2)

а, б — характер разрушения панели — сдвиг среднего слоя на участке между средней опорой и линией действия испытательной нагрузки

Рисунок 3.39. — Испытание панели с перепадом высот на опорах 20 мм (схема испытания 3, испытание №2)

Прогнозируемые (определенные расчетом) и экспериментальные (полученные при проведении испытаний) разрушающие нагрузки, характер разрушения панелей при испытаниях и иная информация об испытаниях сведены в таблицу 3.15.

Характер разрушения всех испытанных панелей (см. рисунки 3.36—3.39) совпал с прогнозируемым характером разрушения конструкций. Разрушение панелей при испытаниях произошло при величинах нормальных напряжений в сжатых обшивках равных критическим напряжениям или при величинах касательных напряжений в среднем слое равных прочности при сдвиге.

Результаты расчета и испытаний панелей по приведенным на рисунке 3.31 схемам

results matching ""

    No results matching ""