Численное моделирование и испытание фрагмента шатровых перекрытий Омского торгового центра

В 80-х годах прошлого столетия в городах Омске и Ленинграде (Санкт-Петербурге) было построено несколько зданий гражданского и промышленного назначения, в которых применены новые железобетонные пространственные перекрытия шатрового типа.

Проекты перекрытий разработаны в ПИ-1 (Ленинград), а научные исследования и испытания, которые сопровождали разработку и строительство, производились в НИИЖБ (Москва) при активном участии СибАДИ (Омск). Некоторые этапы испытаний, методы их исполнения, результаты и выводы поучительны и заслуживают того, чтобы курсанты и студенты с ними ознакомились.

В Омске складчатые оболочки были применены при строительстве крупного торгового центра (ОТЦ) в качестве несущих конструкций перекрытий и покрытий. Здание ОТЦ состоит из отдельных трехэтажных блоков размерами в плане 24x36 и 36x36 метров. Пространственный каркас блока образуют колонны и ортогонально расположенные балки-ригели, опирающиеся на консоли колонн (рис.4.2).

Колонны и балки образуют ячейки размером 12x12 м, внутри которых располагаются складчатые шатровые оболочки. Состав отдельной ячейки шатрового перекрытия ОТЦ показан на рис. 4.3. Шатровую оболочку образуют плоские трапециевидные плиты наклонных граней 2 и квадратные плиты верхней грани 3. Все плиты ребристые, имеют по периметру шпоночные гнезда, соединены между собой сваркой закладных деталей с последующим замоноличиванием швов 5. Ложбины, образованные контурными балками и наклонными гранями шатровой оболочки, перекрыты сверху горизонтальными, свободно опирающимися плитами настила 4. Полная расчетная нагрузка на перекрытие ОТЦ составляет: без понижающего коэффициента - 13 кН на 1м², с понижающим коэффициентом - 10 кН на 1м².

Из краткого ознакомления с шатровыми перекрытиями видно, что поэлементный расчёт таких конструкций невозможен, поскольку необходимо учитывать совместную работу шатровых складок и рамного каркаса в составе всего пространственного блока. Единственным приемлемым методом статического расчёта для этого случая оказался метод конечных элементов.

Рис. 4.2. Трехэтажный блок (36x36 м)