автореферат диссертации по строительству, 05.23.01, диссертация на тему:Несущая способность и напряженно-деформированное состояние платформенных стыков крупнопанельных зданий с преднапряженными плитами перекрытий

Введение

Глава!. Состояние вопроса и задачи исследования

1.1. Обзор экспериментальных исследований платформенных стыков крупнопанельных зданий

12. Анализ существующих методик расчета прочности горизонтальных стыков несущих панелей стен и перекрытий

1.3. Анализ различных теорий прочности материалов. Проверка прочности материалов по различным теориям

Глава 2. Экспериментальные исследования прочности платформенных стыков с применением преднапряженных плит перекрытий

2.1. Программа экспериментального исследования платформенных стыков

2.2. Опытные образцы элементов платформенных стыков. Технология изготовления образцов и их прочностные характеристики

2.3. Методика и программа испытаний

2.4. Результаты испытаний платформенных стыков. Обработка полученных экспериментальных данных

Анализ результатов испытаний

Глава 3. Теоретическая оценка прочности платформенных стыковых соединений с различными конструкциями плит перекрытий

3.1. Математическая модель платформенного стыкового соединения с различными конструктивными решениями плит перекрытий

3.2. Анализ напряженно-деформированного состояния элементов стыковых соединений с различными типами плит перекрытий

3.3. Расчет предельной нагрузки для образцов платформенных стыков с учетом характера поверхности разрушения

3.4. Сравнение результатов экспериментальных и теоретических исследований

Крупнопанельный метод строительства с шестидесятых годов двадцатого века является одним из основных направлений в индустриальном строительстве зданий. Панельные конструкции применяются как в жилищном строительстве, так и при возведении общественных, промышленных и сельскохозяйственных зданий.

Применение крупнопанельных конструкций дает существенный технико-экономический эффект по сравнению с другими типами конструкций. Так в панельных домах, как показали исследования [1], в сравнении с аналогичными зданиями каркасно-панельной конструкции обеспечивается снижение сметной стоимости на 8-10%, расхода металла на 35-40%, трудозатрат на строительной площадке на 37-40%. Как показано в [2], при равной высоте зданий (шестнадцать этажей) и близких объемно-планировочных решениях расход стали для каркасных жилых домов существенно превышает расход стали для панельных зданий (68 кг/мА полезной площади каркасных зданий против 39 кг/мА для панельных домов).

Повышение комфортности эксплуатируемых помещений (уровня элитности зданий) связано с увеличением размеров архитектурно-планировочных ячеек, что при росте этажности крупнопанельных зданий ведет к значительному повышению уровня нагружения несущих конструкций крупнопанельных зданий, в т. ч. наиболее ослабленного конструктивного узла здания - платформенного стыка несущих стен и перекрытий. Решение вопроса повышения несущей способности горизонтальных стыков здания достигается различными способами: -увеличением прочности конструктивных элементов стыка; -улучшением качества монтажа;

-повышением прочности (жесткости) горизонтальных швов за счет армирования их сварными сетками и т.д.

При этом максимальное использование несущей способности становится возможным только при учете действительного распределения усилий, возникающих в конструкции от расчетных воздействий.

В настоящее время широкое применение в крупнопанельных зданиях находят преднапряженные плиты перекрытия с различными конструктивными схемами их преднапряжения. При этом в опорной зоне плит перекрытий при воздействии вертикальных нагрузок от несущих стен создается сложное напряженное состояние, влияние которого на прочность стыкового соединения до настоящего времени не исследовалось.

Актуальность постановки исследований работы платформенных стыков с преднапряженными плитами перекрытий обусловлена массовым применением указанных плит в крупнопанельном строительстве и необходимостью оценки прочности стыков крупнопанельных зданий с применением предварительно напряженных плит перекрытий.

Диссертационная работа посвящена выявлению особенностей работы платформенных стыков при использовании в качестве элементов перекрытия преднапряженных плит и разработке методики их расчета.

Цели диссертационной работы:

-на основе проведенных экспериментально-теоретических исследований оценить влияние конструктивных особенностей преднапряженных плит перекрытий (способа преднапряжения арматуры, расстояния между напрягаемыми стержнями) на несущую способность платформенного стыка;

-разработать методику расчета платформенных стыков с использованием преднапряженных плит перекрытий для последующего использования ее при проектировании крупнопанельных зданий;

На защиту выносятся:

-результаты экспериментальных исследований несущей способности платформенных стыков при использовании в них преднапряженных плит перекрытий с различными схемами преднапряжения арматуры (на бетон, на внутренние упоры) и различными площадками опирания плит перекрытий на стены;

-предложения по расчету платформенных стыков с преднапряженными плитами перекрытия;

-результаты численного анализа напряженно-деформированного состояния платформенных стыков с различными конструктивными рещениями плит перекрытий, выполненного с использованием аппарата деформационной теории пластичности железобетона (теории прочности Г.А. Гениева)

Научная новизна работы заключается в следующем.

- Впервые получены экспериментальные данные о прочности и деформативности платформенных стыков с применением преднапряженных плит перекрытий в зависимости от способа преднапряжения арматуры.

- Экспериментально исследовано влияние размеров площадки опирания преднапряженных плит перекрытия на стеновые панели на несущую способность платформенного стыка в целом и на характер разрушения опорных зон плит.

- Получены и проанализированы схемы разрушения платформенных стыков в зависимости от конструктивных особенностей плит перекрытий.

- Разработаны предложения по методике расчета платформенных стыков с учетом использования в них преднапряженных плит перекрытия.

- Разработана расчетная модель платформенного стыка с учетом его геометрии, реальных конструктивных параметров плит перекрытия и их армирования.

- На основе использования деформационной теории пластичности бетона с трещинами предложен алгоритм расчета предельной несущей способности платформенного стыка, опорные зоны железобетонных плит перекрытия которого находятся в условиях сложного напряженного состояния.

Практическое значение работы.

- Результаты экспериментальных исследований дали возможность разработать предложения по расчету платформенных стыков с преднапряженными плитами перекрытий для включения их в нормативный документ по проектированию панельных зданий;

- Результаты исследований и выполненных расчетов были включены в предложения ГУЛ ЦНИИСК им. Кучеренко по корректировке проектов крупнопанельных зданий серии Пд-4 в части возможности увеличения этажности зданий данной серии и, как следствие этого, увеличения нагрузки на стены;

- Разработана расчетная модель платформенного стыка с плитами перекрытия различной конструкции и предложена методика оценки прочности стыковых соединений с использованием современной теории прочности. Сформулированы условия применимости разработанной расчетной модели.

Апробация работы осуществлена

- в докладах на НТС Ученого Совета ГУП ЦНИИСК им. В.А. Кучеренко «Каменные и армокаменные конструкции» в ноябре 1998 г., ноябре 1999 г. и мае 2000 года;

- в докладе на научно-технической конференции по итогам научно-исследовательских работ студентов и молодых ученых факультета ПГС в МГСУ им. В.В. Куйбышева в апреле 2000 года; в докладе на 7-й научно-технической конференции «Состояние и перспективы развития преднапряженных железобетонных конструкций», проведенной в НИИЖБ 21-23 июня 2000 года.

Публикации:

Основные положения диссертации и результаты проведенных исследований опубликованы в 4-х печатных трудах. 8

Структура и объем работы.

Диссертация состоит из введения, трех глав, основных выводов, списка литературы и Приложений.