автореферат диссертации по строительству, 05.23.01, диссертация на тему:Монолитные железобетонные плиты перекрытий со стальным профилированным настилом при действии местной сосредоточенной нагрузки

МИНИСТЕРСТВО ПУТЕЙ -СООБЩЕНИЯ СССР МОСКОВСКИЙ ОРДЕНА ЛЕНИНА И ОРДЕНА ТРУДОВОГО КРАСНОГО ЗНАМЕНИ ИНСТИТУТ ИНЖЕНЕРОВ ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОГО ТРАНСПОРТА им. Ф.Э.Дзержинского

На правах рукописи

2УЛИД0В. Виктор Леонидович

МОНОЛИТНЫЕ ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫЕ ПЛИТЫ ПЕРЕКРЫТИИ СО СТАЛЬНЫМ ПРОФИЛИРОВАННЫМ НАСТИЛОМ ПРИ ДЕЙСТВИИ МЕСТНОЙ СОСРЕДОТОЧЕННОЙ НАГРУЗКИ

05.23.01 - Строительные конструкции, здания и сооружения

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

ыосква - 1^91

I /;

г ■

Работа.выполнена в Уральском электромеханическом институт инженеров железнодорожного транспорта 111.1. Я.М. Свердлова.

Научный руководитель - доктор технических наук,

профессор С.М.Скаробогатов

Официальные оппоненты - доктор технических наук,

профессор Ю.11.Хромец, кандидат технических наук А.М.Щилов

Ведущая организация - Научно- исследовательский институт бетона и железобетона Госстроя СССР

Защита состоится ьс^-сгн^ 1391 г. в час на заседании специализированного совета Д 114.05.08 при Московском институте инженеров железнодорожного транспорта по адресу: 101475, ГСП, г. Москва, ул. Образцова, 15, аагд/£^р

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке института.

Автореферат разослан "А_" —^ ^^ 1991 г.

Отзыв на автореферат, заверенный печатью, просим направлять по адресу совета института..

Ученый секретарь специализированного совета

В.И.Клюкин

Актуальность работы. Известно, какое большое внимание уделяется капитальному строительству в народном хозяйстве нашей страны. Ассигнования на эти цели за 'пятилетие составили около одного триллиона рублей. Необходимость рационального расходования столь больших средств заставляет исследователей постоянно искать новые и совершенствовать известные конструктивные решения в строительстве. К одной из эффективных известных ¡инструкций перекрытий в строительстве относятся монолитные железобетонные плиты со стальным профилированным настилом в качестве нейзвлекаемой опалубки и рабочей арматуры.

К преимуществам этой конструкции следует отнести полное исключение опалубочных работ в ходе строительства, экономию бетона и стержневой арматуры, снижение веса здания. Это позволяет выполнять строительные работы быстро и высококачественно. Б условиях реконструкции, где затруднен или невозможен монтаж сборных железобетонных панелей, имеется нерегулярная или нестандартная сетка колонн и многочисленные отверстия в перекрытии, эффективны монолитные железобетонные плиты перекрытий со стальным профилированным настилом.

Актуальность работы обуславливается тем, что современное технологическое оборудование /виточные автопогрузчики, стеллажи, тяжелое медицинское оборудование/ создают значительные местные сосредоточенные нагрузки. Б-условиях общей тенденции к снижению размеров сечений железобетонных элементов, в том'числе и толщины плиты перекрытия, вайю предотвратить разрушение плиты

от продавливания. Работа выполнялась в рамках, целевой комплекс/

ной научно-технической программы 0.55.15Ц.01.02.02С11Г. Госстроя СССР.

Цель работ» - новая методика расчета монолитных железобетонных перещштий со сталышм профилированным настилом при действии местной сосредоточенной нагрузки.

Поставленная цель обусловила решение следующих задач:

- предварительное определение наиболее значимых (¡акторов, влияющих на несущую способность плиты;

- построение в результате экспериментальных исследований расчетной схемы плиты с учетом образования трещин;

- определение геометрической формы разрушения конструкции плиты и ее элементов;

- оценка влияния наиболее значимых факторов на несущую способность плиты;

- разработка на основе экспериментального изучения методики расчета монолитных железобетонных плит со стальным профилированным настилом при действии местной сосредоточенной нагрузки с учетом пространственной работы.

Научная новизна работы;

- результаты и выводы на основе экспериментального изучения работы натурных фрагментов железобетонных плит перекрытий со стальным профилированным настилом при действии местной сосредоточенной нагрузки;

- определение наиболее значимых факторов, влияющих на несущую способность плиты;

' - новая методика расчета плит при действии местной сосредоточенной нагрузки, учитывающая пространственную работу плиты.

Автор защищает:

-методику и результаты экспериментальных исследований опытных фрагментов железобетонных плит перекрытий со стальным профилированным настилом при действии местной сосредоточенной нагрузки;

- Б -

- методику расчета на продавливание железобетонных плит со стальным профилированным настилом при действии местной сосредоточенной нагрузки;

- методику расчета монолитных железобетонных плит перекрытий со стальным профилированным настилом при действии местной сосредоточенной нагрузки как пространственной конструкции -с учетом двух коэффициентов постели по П.Л.Пастернаку.

Практическое значение работы.

Разработаны рекомендации по расчету монолитных железо- , бетонных плит перекрытий со стальным профилированным настилом, в том числе при действии местной сосредоточенной нагрузки с учетом пространственной работы.

Выявлены наиболее значимые факторы /толщина плиты,прочность бетона, место приложения нагрузки, армирование ребер плиты, наличие рифов у профиля/, степень их влияния на несущую способность монолитны:', железобетонных плит со стальным профилированным настилом при действии местной сосредоточенной нагрузки. Па основе результатов эксперимента получено уравнение регрессии, позволяющее оценить несущую способность плиты.

Подтверждена принципиальная возможность использовашш расчетных зависимостей действующих норм в случае разрушения плиты от продавливания бетонной полки.

Получена картина образования трещин в плите, позволяющая предложить новые расчетные схемы разрушения плиты под действием местной сосредоточенной нагрузки.

Описан характер взаимосвязи между образованием трещин в бетоне и потерей сцепления между бетоном и гладким сталйным профплированным настилом.

Реализация результатов работы.

По результатам работы выпущены "Рекомендации по применению стального профилированного настила в качестве неизвлекае-ыой опалубки и арматуры монолитных железобетонных перекрытий /в том числе при действии местной сосредоточенной нагрузки// УЭЮ1ИТ, Свердловск, 1984 г.".

Результаты работы внедрены при строительстве' ряда промышленных объектов на Урале: в тресте И 88 г. Нижнего Тагила, в цехе шамотных изделий и газоочистке за мартеновской печью Л 16 ШЖ им.В.И.Ленина, на цементном заводе в г. Невьянске.

Рекомендации приняты для использования в практике проектирования институтами Уралгипромез и Свердловскгражданпроект.

СОДЕРЖАНИЕ 'РАБОТЫ Б первой главе помещен обзор экспериментальных и теоретических работ, посвященных монолитным железобетонным плитам со стальным профшшро ваш пил настилом. Рассмотрены различные конструктивные решения. Сделан анализ материалов обзора.

К настоящему времени выполнено много работ по железобетонным плитам с листовым армированием. В нашей стране широко известны труды Г.И.Бердичевского, Н.Н.Стрелецкого, Н.Я.Пана-рина, Р.Б.Воронкова и Ф.Е.Клименко. Позднее, с появлением стального профилированного настила, стали известны работы Э.Л.Айрумяна, Л.З.Аншина, Ф.И.Багатурии, А.П.Васильева, В.Н.Голосова, В.М.Горшковой, И.А.Григорьевой, М.И.Додонова, М.Г.Карповского, А.А.Квадш, В.Г.Колбасина, Б.Ф.Кучера, И.Я.Но-дольского, Р.И.Рабиновича, А.И.Рапопорта, И.В.Санникова, В.Б.Сергеева. Из зарубежных авторов - это Портер, Шустер, Экберг.

Разработаны различные конструктивные решения, обеспечивающие совместную работу бетона и стального настила на стадии эксплуатации. Чаще всего применяется:

- приварка горизонтальных стержней арматуры к верхним полкам настила в направлении поперек гофров;

- специальные отверстия-просечки в листе настила с отгибами- краев внутрь бетона;

- анкерующие рифы-выштамповки в настиле;

- склеивание бетона с металлом.

В нашей стране в промышленных ¡дасштабах выпускается профиль с рифами-выштамповками, разработанный при участии доцента, к.т.н. В.Г.Колбасина из ЧГГУ.

Общепринятая методика остается для расчета изгибаемых элементов с профнастилом в сечениях, нормальных к продольной осп, т.е. как железобетонного со стальным профилем . . .в качестве рабочей арматуры. При этом специфика профиля настила учитывается введением коэффициента условий работы ^ к расчетному сопротивлению стали настила растяжению Подобным образом выполняется расчет по наклонному сечению.

Исследованием плоских железобетонных плит при действшг местной сосредоточенной нагрузки в разное время занимались:" за рубежом - О.Граф, А.'Галъбот, Ф.Ричард, Е.Хогнестад, И.Ро-зенталь, Р.Эльстнер, Дж.Моэ.; в нашей стране - А.А.Гвоздей, С.М.Крылов, Н.Н.Коровин, В.Н.Голосов, А.Д.Сергиевский н.рр.

• На основе анализа изученных работ делается вывод об. актуальности данной теш, ставятся цель и задач;! исследования.

Вторая глава посвящена экспериментальному исследованию образцов железобетонных плит со стальным профилированным

настилом при действии местной сосредоточенной нагрузки. Приводятся данные поискового эксперимента. В качестве методики исследования использована теория планирования эксперимента. В результате изучения известных работ и анализа обзора по данной теме выделены три фактора, представляющие интерес: Х^ - толщина бетонной полки плиты; ^ ~ наличие противоусадочной арматурной сетки в полке плиты; Х3 - наличие продольной стержневой арматуры в ребрах плиты, образованных гофрами настила. Выбрана математическая модель изучаемого явления

/1/

где у - несущая способность плиты; у^Д..- коэффициенты регрессии; X* изУчаемш факторы. Для трех перечисленных выше факторов по результатам опытов уравнение регрессии получило вид

+4,з^ +Х2ХЪ. / 2 /

Исследование было запланировано как полный .факторный

з

эксперимент вида 2 , то есть для трех факторов на двух уровнях. При этом фактор Х^ /толщина полки/ должен был принимать значения 3 см или 8 см'.' Факторы ^ и имели качественную оценку: наличие или отсутствие фактора. В целях расширения числа изучаемых факторов дополнительно бил запланирован дробный фактор-

с о

ный эксперимент вида 2 для двух дополнительных факторов: Х^ - наличия рифов-выштамповок у профиля и Х^ - места приложения нагрузки /в центре плиты или у края/.

Конструкция опытных фрагментов шшт дана на рис. 1. Размеры площадки приложения нагрузки /30 х 30 мм/ бшш выбраны таким образом, чтобы, во-первых, не допустить'смятия бетона под нагрузкой и, во-вторых, получить пирамиду продавливания в бетоне полки плиты, по крайней мере для плит с минимальной. толщиной полки, то есть 3 см. Нагрузка на опытную плиту прикладывалась через жесткий стальной штамп посредством рычажной • установки с тарированными грузами. Величина нагрузки фиксировалась динамометром на сжатие. Прогибы опытных шшт регистрировались прогибомерами, деформации бетона и стального профилированного. настила - тензорезисторами.

Испытания опытных плит проводились по схеме однопролетной. балки пролетом 1= 2 м. Нагрузка прикладывалась к плите по середине пролета. При этом согласно плану полного факторного эксперимента /ПФЭ/ у края плиты, между первым и вторым реором. По плану дробного факторного эксперимента /ДФЭ/ предусматривалось нагруженйе и посерёдйне поля плиты, над ребром /см. рис.2/.

Прочность бетона определялась испытанием дубов и призм, при этом кубиковая прочность бетона колебалась от 17,5 до 31,1 МПа. Для стержневой арматуры временное сопротивление стали при растяжении составило Rt= 672...680 Mía для стержней 06 и Ru= 995... 1040 Ша для 0l¿. Стальной профилированный' настил испнтывался в виде стандартных полос, вырезанных из прямолинейных участков профиля и на сгибах. При этом прочностные показатели для участков, на сгибах оказались несколько вше /около 4 %/, чем для- плоских участков, где предел текучести стали при растяжении í?y= 334...368 Ша.

По ряду технологических причин уровни варьируемых факто- , ров не были Бцдержаны как плапирова/госъ: изменялась толщина

Рио. 1. Конструкция опытных плит, продольные деформации в бетоне и настиле £3.

а - расчетная схема; б - поперечное сечение плиты; в - продольные деформации 65в нижних полках настила; г - то же, Ее в бетона боковой поверхности; д - то же, в настиле; е - схема расположения тензодатчиков по высоте плиты.

- и -

ш

I

О

Си

1

I/-1и \J~\J- V]

<0кН-

-4 -30кН=

" / — !■ О —и.

л-

Рис. 2. Продольные деформации £5 в нижних полках настила при нагрузке в центре плиты.

70,

л: 60

I-'/.'/А/ У/

гг / . - л х ,Л

СО

¡х 4С

»г

X

3?

<с

|20 3

V///

,1

Угол ы > грдд!

50

70

Рис. 3. Зависимость-вида продавливания плит от угла ^.

1 - продавливалпе; 2 - переходная форма между продавливанием а разрушенном по поперечной силе.

бетонной подки,прочность бетона. Поэтому расчет коэффициентов в уравнении регрессии по результатам экспериментов был выполнен с помощью решения системы уравнений на ЭВМ. Для полного

з

факторного эксперимента вида 2 уравнение регрессии

У = 38,99 + 25,15 Хх + 1,24 + 6,18 Хд + 1,19 Х^ +

+ 3,51 Х^ + 0,51 Х^ - 1,62 Х^д. / 3 /

Наличие дублей в образцах плит позволило оценить полученные результаты на присутствие грубых ошибок, проверить гипотезу однородности дисперсий. Статистическая значимость коэффициентов регрессии определена с доверительной вероятность!) 95 %. После отбрасывания статистически незначимых коэффициентов уравнение регрессии / 3 / приняло вид

У = 39,06 + 25,12 + 6,12 Х3 + 3,60 Х^д. / 4 /

При этой подтверждается гипотеза адэкватности модели по критерию Фишера, равному Р = 2,33, что менее табличного 1~ТАи= 3,7.

По результатам испытаний всех 22 опытных плит уравнение регрессии /о членами первого порядка/

У и 43,35 + 19,53 Х1 + 1,05 Ц + 5,08 Хд + 2,10 Х4 +

+ 4,19 Х5 + 9,35 Хб + 1,83 Х?, /5 /

где Х£ - фактическая прочность бетона; Хг, - кривизна шшты вдоль пролета под нагрузкой.

Характер полученной зависимости аналогичен уравнению регрессии, полученному Ю.К.Пыжовым дня плоских железобетонных плит.

Основываяоь на уравнении 5, предложена интерполяционная

формула, позволяющая оценить несущую способность плиты при действии местной сосредоточенной нагрузки

р = 35,46 + 8,67 Х1 + 5,08 Хд + 2,10'Х4 +

. + 4,19 Х5 + 1,22 Х6; , • / 6 /

где Х^ - толщина бетонной полки плиты, см; Xg - фактическая прочность бетона, МПа.

По" главе сделаны выводы: о правильности выбора факторов исследования /толщина бетонной полки плиты, наличие стержневой продольной арматуры в ребрах/ за исключением третьего фактора /наличие арматурной сетки в полке плиты/, который оказался статистически незначимым; о допустимости колебаний уровней планируемых факторов и учете дополнительных факторол, при этом результаты испытаний рассчитываются по.методике пассивного эксперимента; о пользе поискового эксперимента.

В третьей главе анализируются результаты испытаний опытных плит. В плитах первой серии /ПФЭ/ нормальные трещины в бетоне растянутой зоны появлялись в месте приложения нагрузки, у "загруженного" края при усилии 0,34...0,83 от разрушающего. Если при этом в ребрах отсутствовала продольная стержневая арматура, то непосредственно за возникновением нормальной трещины следует расслоение по контакту "бетон-профиль". При наличии продольной стержневой арматуры нормальная трещина возникала позднее расслоения, либо вообще могла не быть./плиты с полкой минимальной толщины 3,5 см/. ■ ■

По мере нагружения на горизонтальной поверхности бетона, в поле плиты, наблюдались криволинейные трещины с радиусом кривизны с центром в точке погружения. Плиты с малой толщиной

бетонной полкд разрушились от продашшвания батона ыезду ребрами плиты' /см. рис. 3/. При этом незадолго до разрушения возникала продольная трещина в поло плиты у места сосредоточенной нагрузки

Плиты с ббльшей толщиной бетонной полки разрушились иначе. При меньших толщинах наблюдались формы, переходные метлу разрушением от продашшвания к по поперечной силе, то ость пирамида продавливания включала часть крайнего ребра. При значительной толщине бетонной полки имело место разрушение по нормальному сечении.

Плиты дополнительной серии /ДФЭ/ еыявшш качественно отличную картину при нагрузке над рсОро:.;, в центра мин: наблюдалось отдаление часта ботошюИ •польи совместно с. робри:.:.

Прогибу опытных плиу по превысили предельных оначони^ согласно нор:^а'и Вдоль пролета эклра прогибов косила треугодь-шхар:и1то|)8 пгличс.:. «••годг-ащшо'ли.'.., с- си::."/:"о:• лог, лаггбог...' иагруяоииоЛ ¡¡лиги

Гра&иш ирогиОо! ирс^сидаста от лк-спкС соср.-доточишю;. нагрузки шюш- два характерны;: участка: начальны:!, болзс круто!! с и конечны;! , более пологий, соответствующий стадий расслоения бетона и профиля. Поролон в графике наступает при 30...40 % оа разрушающей нагрузки. Для шшт с продольной стержневой арматурой б ребрах характерна первая /с малой доформатавностьа/ стадия работы.

Деформация растянутых волокон шишей полки стального профилированного настила вдоль пролета, в общем, соответствовали характеру эпюры изгибающих моментов простой балки с сосредоточенной нагрузкой по середине пролета. На приопорных участках имел место довольно значительный уровень деформаций растяжения,

что соответствует даннш других авторов, например, В.И.Голо-сова из МАРХИ. По достижении предела текучести нижними растянута волокнами профиля в зоне нагрузки, плюс - минус 100 мм, наблюдался рез!шй прирост деформаций. Иногда отмечалось возникновение нескольких мест пластических деформаций в пределах этой зоны в 200 мм.

В напраалении поперек пролета продольные деформации в настиле распределялись неравномерно среди гофров настила, достигая максимума под нагрузкой /см. рис. 1 з/. Поело доста-предела текучести --1 »пшик растянуигх са&ошшх "загру-ззиного" гсарп г>та нзразлс:.:ерность усугубляется. Враче?..-, у "тоннах" плит э^о бол?? гааазно.

По пюо-з го|аз иг оса проходы!: с.-: дс^ор'акиИ шесг Е".; трстгалымка, пш иге ' часта сал?ип, в ааа;са;. -

та.ота. ааг. '¡а. а----ааа" г-; -тлг "'"ош*':."' ,пмт гаа-а^аа;га,с~ 'г; г.'тотс о..,'- га га !':<'->:* предала, л аг" толсаа: ¡¡:а. -

-.'алча; , , . а с а ¡.-¿.з ¡.гаа'.а-.;.:;.; а <„ -•.-■■л--•-; а- ; аа-а' . профиля гла ряст.*шугого а-ааоатл о а ат-здольно.г с-:

Лии, перед ^азрувенаг'з, нлолдапэтеа усяореангЗ, но с]аиаа>.аа> со стенкой, рост продашь дехог''~1:гиа э тпиой полке проаг^.л,. ~то объясняется услопаал закрепления просоялл на опора. Для

настила с рифаци-вшта'шовкг-^и характерна резко гцрщгеннлл неравномерность продольник деформаций, обусловленная иэньпеЛ степенью вовлеченности в работу металла п зоно рифд.

Эпзэры продольных деформаций в бетенэ по вксото плита имели вид треугольника /см. рис. 1 г/, при этом нейтральная линия по мере нагрузения плиты перемещалась вверх, то есть высота сжатой зоны бетона обращалась. В растянутой зоне бетона наблюдался рост деформаций растяжения вплоть до образования

трещины в бетоне. Дня отдельных волокон в сжатой зоне бетона график зависимости "Р-£имел два участка: первый - монотон-. ный рост деформаций сжатия, начиная с нуля; второй - превалиро вание деформаций растяжения, вплоть до разрушения.

Продавливание бетонной полки наблюдалось в относительно тонких плитах. При этом предельная величина угла наклона боковой поверхности пирамиды продавливания к горизонтали составила . ©С ^ 57° /см. рис. 3/. При 57° < <■ 67° происходило разрушение по переходной форме между продавливанием и по поперечной силе.

Рассмотрены случаи разрушения бетонной полки плиты от про давливания, экспериментально получен некоторый предельный угол сС наклона боковой поверхности пирамиды продавливания к горизонтали, равный 57°. Показано, что при значениях 57°67° Происходит разрушение, переходное по форме между продавливание и по поперечной силе, то есть часть бетонной полки отделяется от плиты вместе с крайним ребром. При значениях '^>67° происходило разрушение плит по нормальным или наклонным сечениям.

Во всех случаях при продавливании незадолго перед разрушением в поле плиты у нагрузки возникала продольная трещина в •бетоне. Сжимающие напряжения в бетоне этой зоны ^, определе* ные по формуле, рекомендуемой ЕКБ, а также по результатам опре деления физико-механических свойств бетона, находились в пределах /или были близки/ нижней и верхней границ микротрещино-образования по рекомендациям О.Я.Берга, Д.М.Сахиева,

В.П.Чайки. ^

Уточнен ранее предложенный в / 1 / подход в определении продавливающей силы для плит из тяжелого бетона

/^/Ря^Л, /7/

?де к - коэффициент, принимаемый равным 1,1 при наличии продольной стержневой арматуры в ребрах плиты; Расчетное сопротивление бетона осевому растяжению;

1/т- среднеарифметическое значений верхнего и нижнего оснований пирамиды продавливания в пределах толщины бетонной полки; толщина бетонной полки, ¡еличины и„ и Р определяются согласно рекомендациям СНиП 1.03.01 - 84, при этом угол наклона боковых граней пирамиды :родйЬливашщ может быть в пределах от 45° до 70°.

Сопоставление результатов эксперимента о расчетными ависимостями, предлагаемыми СНиП 2.03.01 - 84, кодексом ЕКБ-ИП и в данной работе дает отклонение соответственно 6,2; 8,4 0,2 процента.

Сделаны выводы о положительном влиянии следующих факторов: олщины бетонной полки плиты, наличии продольной стержневой ' рматурц в ребрах плиты, прочности бетона, центральном прило-ении нагрузки /не у края плиты/, наличии рифов.у профиля, аличие противоусадочной арматурной сетки в полке не сказалооь а повышении несущей способности плиты. Отмечена взаимосвязь , евду процессом микротрещкнообразования в бетоне сжатой зоны шш п прода&ццвшыем сжатой полки. Для определения расчетной роданливаицей силы рекомендуется формула 107 СНиП 2.03.01 - 84, гитывавщая наличие продольной стержневой арматуры в ребрах.

В четвертой главе изложина методика расчета монолитных злезобетонных плит пере!фытий со стальным профилированным ютилом при действии местной сооредоточенной нагрузки. Расчет

плиты в поперечном направлении основан на использовании теории расчета балок на упругом основании с учетом двух коэффициентов постели С^ и Cg /по П.Л.Пастернаку/, примененном также И.А.Трифоновым к железобетонным мостам балочного типа. При этом ребра плиты представляют при изгибе плиты отпор упругого основания в вертикальной плоскости / С^ / и на -кручение при изгибе' / С£ /. Вертикальный отпор ребер

су= C4W} / 8 /

где С< - коэффициент сжатия;

W - осадка. Крутящий момент как отпор ребра

т=С2^, " . /э/

п d3C

где Lg- коэффициент сдвига;

производная осадки в вертикальном направлении. 'Вос j .

Условие равновесия элемента ребра длиной ах /см. рис. 4 а/

+ + = 0 / 10 ,

где Mkf_ кутящий момент, вычисляемый по формуле

■ Н rrij Q - внутренние усилия, вычисляемые по формулам

где 32 - жесткость ребра на изгиб из плоскости; *.

коэффициент защемления плиты в смежных ребрах; О - угол поворота балки или плиты.

а/

б/

II

1Р

гп

II И

о/3

т;

т,

0

т

в/

т т

т

с^ тм

1/тЧ/

ст

П*

я-

»11

Рис. 4. Расчетные схемы плиты как пространственной конструкции

а- элемент ребра с полкой; б - 1-я расчетная схема для "тонких" плит; в - 2-я расчетная схема для "толстых" плит.

Влияние трещин учитывается коэффициентом

/ и /

где К - отношение среднего значения жесткости полки на

• 175 К

изгиб для зон с трещинами к р„ - жесткости в сечении без трещин;

c/Tf>- отношение суммарной протяженности всех зон с •трещинами к пролету полки. При упругой работе = ^ъ ~ °>5* Интенсивность упругого

• отпора при краевом положении сосредоточенной нагрузки

Ординаты линии влияния отпора ребер определяются с помощью соответствующих таблиц, предложенных И.Л.Трифоновым.

Но результатам экспериментов и изучения конструктивной схемы плиты с трещинами предложены две расчетные схемы плиты. Первая расчетная схема для плит с относительно тонкой полкой /рис. 4 б/. Вторая расчетная схема для плит с относительно толстой полкой /рис. 4 в/.

Расчет по предлагаемой методике показал удовлетворительное соответствие теоретических и опытных данных. Расхождения по величине ординат линий влияния упругого отпора ребер ив превысили 7,75 %.

Используя теорию составных стержней А.Р.Ркашщына, сделана попытка оценить несущую способность ц.ь:.'ц по первой группе предельных состояний с учетом сцепления бетона и гладкого

/12/

профилированного настила. Для конструкций, в которых .оцепление бетона с. гладким профилем является определяющим, предложена аналитическая зависимость относительно предельной местной сосредоточенной нагрузки

ЭС ¿-а ¡¡Ш-*). ' * * 1г /Г ¿лм ~ I '

аебЛх / 12 /

Л А

где Т~ - максимальное сдвигащее напряжение по контакту между бетоном и профилированным настилом /рекомендуется „ принимать 2Г = 2,5...3,0 кгс/см2/;

р/д1 площади и модули упругости соотвественно верхнего

/бетонного/ и нижнего /из профилированного настила/ элементов;

Х = -ЩГ;

£ - коэффициент жесткости связей сдвига, вычисляемый по формуле

Е-О^Ъ5ЕГ>

у - расстояние между центрами тяжести верхнего и нижнего элементов;

<Х - расстояние от местной нагрузки до ближайшей опоры;

/, - пролет элемента;

х - ордината меота возникновения предполагаемой трещины /при Л" у Х=о/. Зделаны выводы о целесообразности расчета шшт как длинных 5алок на упругом основании с учетом двух коэффициентов постели.

- 22 -

В продольном направлении плиту можно рассчитывать согласно теории составных стержней.

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ

1. Экспериментально получены различные расчетные схемы при действии местной сосредоточенной нагрузки, расположенной между ребрами, на железобетонную плиту со стальным профилированным настилом:

а/ если угол наклона оС боковой поверхности пирамиды к продавливания к горизонтали составляет не более 57°, происходит продавливание бетонной полки;

б/ если. 57° ^ оС 67° происходит продавливание фрагмента бетонной полки плиты совместно с ребром;

в/ если <£ > 67° происходит разрушение .плиты.от изгиба.

2. Ребра плиты с прилегающими участками полки с расчетныь сечением в виде таврового элемента в направлении.вдоль пролетг допустимо рассматривать на основании теории А.Р.Ржаницына как составной стержень.

3. Предельные сдвигающие напряжения по контакту "бетон-

профиль" для гладкого листа следует принимать 25.. .30 НД Предложена расчетная формула для сдвигающих напряжений, соотв< ствующих первой группе предельных состояний.

4. При проектировании монолитных железобетонных плит с резко изменяющимся поперечным сечением, обусловленным стальпш профилированным настилом, необходимо учитывать пространственную работу плиты. Эксперименты показали, что в направлении поперек пролета имеют место различные схемы взаимодействия элементов плиты, восприятия нагрузки II разрушения и,шт.

5.' В основе методики расчета плит в поперечном нанравле-¡ин рационально воспользоваться известной, но недостаточно приданной; теорией расчета длинных балок на упругом основании с 'четом двух коэффициентов постели йо ПЛ.Пастернаку. При этом коэффициент постели С^ представляет отпор ребер плиты как пругого основания при сжатии, а коэффициент С,^ - отпор при сручении, то есть имитирует закручивание продольных ребер, (ффективность такого подхода обусловлена простым способом 'чета неупругих деформаций и трещин с помощью коэффициента Л^.

6. По результатам экспериментов с опытными плитами полу-[ено уравнение регрессии, которое может быть использовано для [ерехода к расчетной фюрмуле оценки несущей способности плиты ю первой группе предельных состояний, а также для уточнения

1 дополнения к СНиП по разделу продавливания.

7. Составлены рекомендации по расчету и проектированию юнолитных железобетонных плит со стальным профилировании?.! гастилом при действии местной сосредоточенной нагрузки.

8. Основы методики расчета плит содержат следующие этапы:

а/ расчет плиты как пространственной конструкции с исшш.-

юванием методики расчета длинных балок на упругом основании ! учетам двух коэффициентов постели по II.Л.Пастернаку;

• б/ определение наиболее загруженного ребра плиты и вели- ' шны внешней нагрузки, приходящейся на это ребро;

в/ расчет наиболее нагруженного ребра плиты в виде тав-ювого сечения на предельные сдвигающие напряжения но контакту "бетон - профиль" на основе теории составных стержней 1.Р.Ржаницына;

г/ расчет на продавливание бетонной полки выполняется если тгрузка расположена в плане между ребрами плиты;

д/ выполняются все остальные расчеты, необходимые для данной конструкции /по нормальным сечениям, на прочность анке ровкн у опоры и т.д./ и по наиболее опасному из них делается заключение о несущей способности по первой группе предельных состояний.

Основные положения диссертации опубликованы в следующих работах:

1. Исследование работы монолитных железобетонных иерекры тий с профилированным стальным настилом под местную сосредото

' ченную нагрузку: Отчет/ Уральский электромохан. ин-т инженоро жел.дор. транспорта /УЭ.чШТ/; руководитель работы С.М.Скоро-оогатов. - СК-6; И 1Т 0181.7009208; инв.№ 02830084307. -Свердловск, 1У83.

1.1. 71 е., ил. Библиогр.: с.67 /40 назв/.

Т.2. Приложения. 47 л.

2. Скоробох'атов С.М., Кулодов 13.Л. Работа железобетонных плиг с профнастилом на местную сосредоточенную нагрузку' / ле-•лезобетонные конструкции с внешним армированием профилированным стальным настилом. Общесоюзный семинар: Тез. до ют. - Челя бинск, 1383. - с. 34.

3. ¿улидов Б.Л., Скоробогатов С.Ь5. Методика испытаний мо иашшых железобетонная плит со сиашнш профилированным ласт лом при действии местной сосредоточенной нагрузки /"Совершенствование железобетонных конструкций для промышленного ц гражданского строительства и технологии их изготовления" - об научно-техннч. конф.: Тез. докл. - Свердловск, 1У84. - с. 38.

4. йу.ищов 13.Л., Скоробогатов С.й. Применении теории Пча нирования экспериментов при изучении работы жолезооетокных плит с профилированным настилом - В кн. Исследование прчет^ан ственных конструкции. »¡ежвузовский сбор :лк. Оноид ювек, u3.ii.

OBI им. С.М.Кирова, 1985, с. 140 - 146.

5. .¿¿улидов tí.l., Сюробогатов С.м., Пиколайчук l.ii. uíono— шише перекрытия о ирофиастилом иод оборудование с сосредоточенными нагрузили/ Информационный листок tó ü8 - 85 / Свердловский межотраслевой территориальный Щй'И / Свердловск, 5едакциошю-издательский отдел СЦШ'И, lt/85, 4 с.

6. Скоробогатов C.itl., ¡¿улидов B.Ji., -Воронин Б.tí. ■ Нераз-зезные железобетонные плиты перекрытия с профилированным тстилоы / Информационный листок К 43U - 06 / Свердловский «¡»отраслевой территориальный ЦШ1 / Свердловск, Редакцнинно-'эдательсклй отдел СЦШ'И, 1986. - 4 с.

7. Кулидов tí.Jl. , Скоробогатов С.ni. Комбинированные киле-юбетонные перекрытия со стальным профилированным настилом ipu действии меспюй сосредоточенной нагрузки. Часть 1. Оозор ;iccHG¡.iif.ieiiiа^л.ных работ и методов расчет / УУ.лИПТ, Свердловск, .'J85. - 51-с. , Леи. в DlüUU'iC, J¿ 642-j.

8. ¿улыюв tí. Jl. , Скориоогатив C.i.i. , Ньколанчук T.il. Киы-Ьшированные ки ic3o<5eioiiiiue пирекршия со сгалышы профлла^.»-заппым настилам при действии иестлой сосредоточенной нагрузки. 1асть 2. Зкспирнмонишлше исследования же ¡езисЗетолаых пл.и

:о стальным профилировал .ни насаил-.и нрн цийствид ыистн.й со-^доточешьй нагрузки / УОДШГ, Свй,,д...,вск, 1у<35. - 9U с. leu. в üiUuiUC, № 6430.

9.Жулндов tí.Ji. К расчет железобетонных шшт со стШи.ным 'рифилированныы пастшюм / Свердловск, 1j86. - 14 с. Деп. в ШИИС, J¿ G67U.