автореферат диссертации по строительству, 05.23.01, диссертация на тему:Прочность и деформативность несущих железобетонных конструкций рамно-панельной системы

ОРДЕНА ТРУДОВОГО КРАСНОГО ЗНАМЕНИ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ЦЕНТРАЛЬНЫЙ НАУЧНО-ИССЛВДОВАТЕЛЬСКШ И ПРОЕШО-ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫИ ИНСТИТУТ КОМПЛЕКСНЫХ ПРОБЛЕМ СТРОИТЕЛЬНЫХ КОНСТРУКЦИИ И СООРУЖЕНИЙ ШЕКИ В.А.КУЧЕРЕНКО

\С ОД (ЦНИИСК им.Кучеренко)

2 ДПР 1203

На правах рукописи Залесов Иван Александрович

ПРОЧНОСТЬ И ДЕФОШАТИВНОСТЬ НЕСУЩИХ ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫХ КОНСТРУКЦИИ РАМНО-ПАНЕЛЬНОИ СИСТЕМЫ

Специальность 05.23.01 - Строительные конструкции,

здания и сооружения

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Москва - 1993

Работа выполнена в Ордена Трудового Красного Знамени Государственном научно-исследовательском и проектно-экспериментальном институте комплексных проблем строительных конструкций и сооружений им.В.А.Кучеренко (ЦНИИСК им.Кучеренко).

НАУЧНЫЙ РУКОВОДИТЕЛЬ - член-корреспондент Российской Академии Наук, доктор технических наук, профессор

Н.Н.СКЛАДНЕВ

ОФИЦИАЛЬНЫЕ ОППОНЕНТЫ - доктор технических наук, профессор

Л.Л.ПАНЬШИН

кандидат технических наук, Л.В.САСОНКО

ВЕДУЩАЯ ОРГАНИЗАЦИЯ - ЦНИИП реконструкции городов

(А/0 Инрекон)

Защита состоится " _ 1993 года в

/3 часов на заседании специализированного совета Д.033.04.01 по защите диссертаций на соискание ученой степени кандидата технических наук при ордена Трудового Красного Знамени Государственном научно-исследовательском и проектно-экспериментальном институте комплексных проблем строительных конструкций и сооружений им.В.А.Кучеренко по адресу: Москва, 109389, 2-я Институтская ул., дом 6.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке института.

Афтореферат разослан "

1993 года

Ученый секретарь специализированного совета, кандидат технических наук

С.А.ВОРОБЬЕВА

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. В настоящее время для строительства мно -гоэта&ных жилых и общественных зданий применяются каркасная, панельная, ствольная и оболочковая системы. Среди них наибольшее развитие получили каркасная и панельная как наиболее индустриальные конструктивные системы. Каждая из этих двух систем имеет как свои достоинства» так и недостатки. Так, например, панельное домостроение является наиболее экономичным, индустриальным, простым при монтаже и позволяет возводить здания в сжатые сроки. При этом на- , личие несущих стен предопределяет внутреннюю планировку здания. В свою очередь, каркасная система позволяет иметь значительные свободные внутренние пространства, осуществлять перепланировку здания по мере эксплуатации, четко разделять несущие и ограждающие функции конструкций и, тем самым, применять высокоэффективные тепло- и звукоизоляционные материалы. Кроме этого, опыт строительства и проектирования показал, что иногда в панельных зданиях требуется устройство помещений со значительными свободными пространствами в уровне нижних этажей для общественных и производственных служб, что трудно осуществить в панельных зданиях. К современным зданиям вместе с экономическими и технологическими требованиями предъявляются и такие как многофункциональность, универсальность, возможность перепрофилирования, архитектурная выразительность.

В связи с этим, возникает необходимость сочетания в одном здании признаков двух конструктивных систем. Поэтому, наряду с развитием и совершенствованием каждой из этих двух систем, происходит поиск и разработка новых конструктивных решений, сочетающих в себе достоинства каркасных и панельных зданий.

Одной из таких конструктивных систем, сочетающей в себе достоинства каркасных и панельных зданий, является раьшо-панельная система, исследованию нового .конструктивного решения которой и посвящена данная работа.

Цель диссертации состоит в эксперииентальном исследовании работы нового конструктивного решения рамно-панельной системы и разработки методов ее расчета.

Автор защищает:

- результаты экспериментально-теоретических исследований фрагментов рамно-панельной конструкции на вертикальные нагрузки и вынуаденные перемещения (осадку опор);

- результаты экспериментально-теоретических исследований прочности, деформативиости и трещиностойкости П-образных железобетонных ран;

- результаты экспериментально-теоретических исследований прочности и деформативиости контактного стыка колонн рам;

- результаты экспериментально-теоретических исследований прочности и деформативиости узла соединения рам по горизонтали;

- результаты экспсриментально-теоретических исследований влияния деформативиости узлов соединения рам на перераспределение усилий в элементах рам каркаса здания;

- результаты исследования напряженного состояния в элементах контактного стыка колонн рам, горизонтального узла соединения рам и самих рам;

- рекомендации по расчету прочности контактного стыка колонн

рам;

- методику расчета прочности узла соединения ригеля с колонной рамы;

- рекомендации по расчету рамно-панельной конструкции.

Научную новизну работы составляют:

- данные о прочностных и деформативных характеристиках контактного стыка колонн рам;

- данные о прочностных и деформативных характеристиках узла

I

соединения рам по горизонтали;

- данные о влиянии деформативности узлов соединения рам на перераспределение изгибающих моментов в элементах рам;

- данные о характере деформирования П-образных аелезобе тонных рам на действие вертикальной и горизонтальной нагрузки;

- данные о работе исследуемой пространственной рамно-панель-ной конструкции на вертикальную нагрузку и осадку опор;

- рекомендации по расчету прочности контактного стыка колонн

рам;

- методика расчета прочности узла соединения ригеля с колонной данной конструктивной системы;

- рекомендации по расчету рамно-панельной конструкции.

Практическое значение выполненной работы заключается в следующем.

Проведена экспериментальная проверка прочности, деформативности и трещиностойкости исследуемого каркаса рамно-панельной системы, ее элементов и узлов сопряжения, которые показали надел-ность и эксплуатационную пригодность данной конструкции.

Разработаны методы расчета рамно-панельной конструкции, которые позволяют более точно и полно оценивать работу данной конструктивной системы.

Реализация работы. На основании проведенных исследований разработаны Технические условия на производство П-образных рам для данной конструктивной системы. Результаты работы использованы при расчете и проектировании зданий различного назначения.

Апробация работы. Основные положения диссертационной работы докладывались и обсуждались на научно-технической конференции в г.Пенза в 1990 г. "Прочность, трещиносюйкость и деформативность стен крупнопанельных и монолитных зданий" и на ХХ1У Международной конференции по бетону и железобетону, проходившей в 1992 г. в г.Домбай.

Публикации. По материалам выполненных исследований опубликованы 5 печатных работ.

Объем работы. Диссертация состоит из введения, 5 глав, общих выводов, списка использованной литературы, включающей 149 наименований, приложения. Объем диссертации составляют 187 страниц машинописного текста, 132 рисунка, 20 таблиц.

Диссертационная работа выполнена в отделе прочности блочных кирпичных и панельных зданий под руководством чл.-корр.РАН, д.т.н., проф. Складнева H.H. и при научной консультации к.т.н. Грановского A.B.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Первая глава посвящена обзору конструктивных систем жилых и общественных зданий, использующих в качестве несущих конструкций рамные элементы. Опираясь на имеющиеся варианты решений зданий с использованием рамных элементов, предложенные в различное время и в различных странах, а также исходя из существующей практики проектирования и норм строительства, было запроектировано и предложено совместно со специалистами харьковского института "Укргорстрой-проект" новое конструктивное решение рамно-панельной системы, получившее название "РАМПА".

Предлагаемая система представляет собой пространственный каркас, выполненный из сборных П-образных рам, располагаемых в продольном и поперечном направлении (рис.1). В основе системы лежит укрупненный сборный железобетонный элемент - П-образная рама,

а Е

I I

/ ч

я Л.

170 3140 ПО

—с-г—.

зчво

80 160 80 -н-п-

1Г'

□ с:

о

о

см

25 110 25

—(г-н—

4-

¿600

3600

4-

Рис. I. Геометрические размеры »елезобетонной П-ооразной рамы и схема образования каркаса здания.

геоыетрические размеры которой и определяют конструктивную ячейку здания на высоту этажа и на пролет. Рамы сооираются в пространственную систему при помощи металлических соединительных элементов на сварке, соединяющих раны вверху и внизу, образуя при этом сборные колонны каркаса, состоящие из двух, трех и четырех колонн отдельных рай.

Предложенное новое конструктивное решение рамно-панельной системы обладает целый рядом достоинств и преимуществ, делающих ее весьма перспективной. Наличие несущих рам с жесткими узлами в продольном и поперечном направлениях делает систему достаточно жесткой в обоих направлениях,и,тем самым,позволяет уменьшить число диафрагм жесткости или других связей. Конструкция здания запроектирована так, что сборные колонны каркаса, расположенные по периметру здания, состоят только из двух или трех колонн отдельных рам. Следовательно, при уменьшении грузовой площади, приходящейся на колонну, автоматически снижается площадь сечения сборной колонны, то есть происходит гармоничное сочетание минимального количества изделий (одна типовая рама) с пропорциональным распределением материала в зависимости от действующих нагрузок. Применение несущего каркаса дает возможность четкого разделения несущих и ограждающих конструкций и применения для стен и перегородок любых эффективных и легких материалов с высокими показателями тепло- и звукоизоляции. Данная система допускает сочетание в одном здании различных помещений по назначению и Функциональному использованию.

Известно, что наиболее экономичным с точки зрения расхода материалов является панельная конструктивная система. Однако, строительство здания со значительными свооодными пространствами возможно только в каркасном исполнении. Предложенная же конструктивная система, сохраняя преимущества каркасной системы, является

более экономичной но сравнению с ней и приближается по технико-экономическим показателям к зданиям панельной системы.

Таким образом, предлагаемая новая конструктивная система органично сочетает в себе преимущества каркасной и панельной системы.

Используя в своей основе П-образную железобетонную раму, дашйя система отличается своеобразием и новизной в части разбивки и образования несущих элементов в многоэтажной здании, конструирования и работы узлов, обеспечения пространственной жесткости и устойчивости здания и т.п. Поэтому, отсутствие аналогов такой конструкции, а также применение малоисследованных и практически не использовавшихся, но весьма ответственных конг структивных решений ставит целый ряд вопросов, требующих специального исследования.

Вторая глава посвящена исследованию прочности и деформатив-ности контактного стыка колонн рам.

Одна из особенностей сборных желзаобетонных каркасов состоит в том, что узлы соединения имеют определенную податливость. Однако в расчетных схемах при практических расчетах принимаются в основном узлы двух типов - либо абсолютно жесткие, либо шарнирные, хотя анализ их работы показывает, что они не являются ни темя, ни другими.

Изучению деформативности (податливости) узловых соединений были посвящены экспериментальные и теоретические исследования Байкова В.Н., Быченкова Ю.Д., Васильева А.П., Василькова Б.С., Володина Н.М., Кривошеева П.И., Ковтунова Б.П., Коробова О.В., Коровина H.H., Крылова С.М., Маткова Н.Г., Полякова C.B., Прота-

сова В.А., Сигалова Э.Е., Фролова А.К., Шапиро Г.А. и других.

Для определения прочности и дефориативности контактного стыка колонн рам было проведено испытание 2-х серий опытных образ -цов стыка: 1-ая серия на центральное сжатие и 2-ая серия на совместное действие центрального сжатия и изгиба в стыке (рис.2). Всего было испытано 5 образцов (три - в 1-ой ссрии и два - во 2-ой серии).

По результатам испытаний опытных образцоа 2-ой серии была получена экспериментальная зависимость угла поворота стыка от изгибающего момента в стыке М . Угол поворота определялся на основе полученных данных о дефориативности растянутой и саатой зон стыка:

к

(I)

где Дс - деформации саатия;

Д^ - деформации растяаения;

К - расстояние между осями измерительных приборов.

Дефоркативность (податливость) узла соединения колота рам при повороте определялась по следующей эмпирической формуле, связывающей изгибающий момент М и угол поворота ф :

Ч>=Л- , (2)

С ;

где 0 = 1700

Величина коэффициента С получена из графика 2 на рис.3, который представляет собой упрощенную линейную усредненную зависимость.

По результатам испытаний были получены разрушающие нагрузки для узла при центральном и внецентренном саатии. Установлено,что несущая способность узлов на центральное и внецентренное саатие,

N

N

С

У

I'

Р

Рис. 2. Схемы испытания опытных образцов контактного стыка колонн на центральное сжатие и сжатие с изгибом.

рам..

1-экспериментальная кривая,

2-усредненная линейная зависимость.

определенная по формуле: где ) ^

как для бетонного элемента, ниже опытных значений в среднем в 1,26 раза. Повышенная прочность узла объясняется его конструктивным решением: наличием закладной и монтажной накладной детали, а также наличием поперечных сеток в контактной зоне стыка.

Расчет прочности стыков рекомендуется выполнять как для бетонных элементов по формуле (3) с введением повышающего коэффи -циента условия работы у = 1,15.

В третьей главе изложены результаты экспериментальных и теоретических исследований прочности и деформативности узла соединения рам по горизонтали. С этой целью было испытано 4- узла, каждый из которых состоял из 2-х Г-образных фрагментов, соединенных металлической накладной деталью.

Программа экспериментальных исследований включает в себя испытания узлов на действие изгибающего момента от силы, приложенной на ригель, при различных значениях вертикальной нагрузки, приложенной центрально на колонну (рисЛ).

В эксперименте вертикальная сила Р , прикладываемая на колонну, имитировала нагрузку, передающуюся на узел от вышестоящих этажей. Поэтому в зависимости от этажности значение силы Г может варьироваться. В связи с этим представлялось необходимым выяс -нить работу узла на различных этажах здания, то есть при различных значениях вертикальной силы Г . Поэтому, в опыте величина вертикальной силы Г задавалась от 0 кН, что соответствует верхнему техническому этажу (чердаку) здания, до Р = 350,0 кН, что соответствует самому нагруженному подвальному этажу 9-ти этажно-

|Г

Рис. Ь. Схема испытания узлов соединения рай по горизонтали,

50.0

чо.о

50,0

20,0

10,0

мР,кН

Ц У

/ /--- — 5

//

А

У

100,0

200,0 ЪОО.О 400,0 I7, кН

Рис.5. Зависимость несущей способности узла от величины силы ^ : I-экспериментальная, 2-из расчета по наклонному сечению, 3-из расчета с<хем> , 4-из расчета по нормальному сечению колонны, 5- то ае ригеля.

о

го здания с расчетной равномерно распределенной нагрузкой 7,5 кПа. Принятые остальные значения F - 50,0 кН и 250,0 кН назначались как промежуточные этапы.

На основании проведенных испытаний деформативность узла экспериментально была зафиксирована только при величине вертикальной силы F менее 25,0 кН. В остальных случаях сдвига закладной детали и растяжения накладной детали практически не отмечалось (либо были зафиксированы очень малые значения деформаций). В практических расчетах деформативность узла в горизонтальном направлении при F более 25,0 кН можно не учитывать. При величине вертикальной силы на колонну F менее 25,0 кН в расчет рекомендуется вводить коэффициент жесткости С = 85

MU

Исследованию прочности, трещиностойкости и деформативности монолитных узлов рам посвящены работы Аксенова Н.Б., Еедиашвили М.А., Ееспаева А.А., Быченкова Ю.Д., Васильева А.П., Городецкого Е.А., Звягиной А.П., Кимберга A.M., Лаковского Д.Ц., Мериана Г.Ц., Парамзина A.M., Семко Ю.И. и других. Однако, несмотря на прове -денные многочисленные исследования, единой методики по оценке прочности узлов в настоящее время не существует.

Разрушение узла соединения ригеля с колонной П-образной рамы происходило по наклонной трещине, проходящей через центральную зону узла, по нормальной трещине в опорном сечении ригеля и от выкалывания бетона закладной деталью. Вид разрушения зависит от величины силы F , действующей на колонну. При F = 300,0 кН разрушение происходит по нормальному сечению ригеля, при F = 0 кН разрушение происходит по наклонной трещине в центральной зоне Узла.

В целом же испытания показали, что разрушение происходит из-за продергивания верхней растянутой арматуры ригеля, сопровож-

дающееся выкалыванием бе юна в зоне анкеровки. Причем вертикальная сжимающая сила на колонну оказывает положительное влияние и повышает несущую способность узла более, чем в 2 раза. Однако, это положительное влияние силы Р монет быть учтено только до определенного предела, так как при Г = 301,36 кН происходит уже разрушение по нормальному сечению ригеля и дальнейшее увеличение вертикальной силы Г не увеличивает несущую способность узла в целом. Кроме того, дальнейшее увеличение вертикальной силы может привести к разрушению колонны от внецентренного сжатия.

Прочность узла в большинстве случаев оказалась значи -тельно меньшей, чем прочность узла, определенная по нормальному сечению ригеля и колонны, сходящихся в узле (рис.5). Поэтому для оценки прочности узла была разработана методика расчета по нак -лонному сечению, проходящему через узел (рис.б). Наиболее существенными факторами, влияющими на прочность узла, является верти -кальная сила Р и длина анкеровки растянутой арматуры ригеля. Минимальная прочность узла по наклонному сечению образуется наиболее неблагоприятным сочетанием доли вертикальной силы Г , приходящейся на колонну, и длины заделки верхней растянутой арматуры ригеля за наклонным сечением.

Расчет прочности рекомендуется выполнять по формуле:

где М - внешний момент в опорном сечении ригеля;

коэффициент условия работы арматуры, определяемый по СНиП ( £х = 80 мм); а и К0 - соответственно рабочая высота сечения ригеля и расстояние от равнодействующей усилий в сжатой арматуре ригеля до ближайшей грани сечения;

Р* - доля вертикальной силы, приходящейся на узел, от выше-

Рис. 6. Схема расчетных наклонных и нормальных сечений в Г-образном узле рамы.

Рп-1

т *г

гк,

РП-И Р:Т =1:2

и

Зг. Л,

>4

4Р ^

1

РП-1И

Р = соп^

н?

Рис. 7. Схемы испытания П-образных рам на действие вертикальной и горизонтальной нагрузки.

_ /

стоящей раиы ( г = 0,55 г );

2 - плечо силы р'(2 = 130 мм).

Результаты расчета по наклонному сечению дали хорошее совпадение с опытными результатами. Среднее отношение разрушающей силы Р , полученной в эксперименте, с теоретической, вычисленной для всех образцов, составило 1,10.

В четвертой главе приведены результаты экспериментальных и расчетно-теоретических исследований прочности и деформативности основного несущего элемента рамно-панельной системы - П-образной аелезобетонной рамы при различном сочетании вертикальной и горизонтальной нагрузок. Было испытано 3 образца. Первая рама испыты-валась на вертикальную нагрузку Р , приложенную в третях пролета ригеля. Вторая рама - на вертикальную нагрузку Р , приложенную такае в третях пролета ригеля, и горизонтальную нагрузкуТ , приложенную вдоль оси ригеля. Соотношение вертикальной нагрузки Р и горизонтальной Т во время испытания составляло 2:1. Третья рама испытывалась также на вертикальную и горизонтальную нагрузку, при этом величина силы Р была постоянной во время испытания и сос -тавляла 12,87 кН, что соответствует 0,2 при испытании на вертикальную нагрузку (рис.7).

Так как П-образная рама является статически неопределимой конструкцией, то для раскрытия статической неопределимости были изготовлены специальные опорные установки, включающие оттариро -ванные кольцевые динамометры, позволяющие определять величину опорных реакций во время испытания.

Испытания рам и сравнения результатов расчета с экспериментом показали следующее.

Характер разрушения П-образных рам зависит от соотношения вертикальной и горизонтальной нагрузок. Процесс трещинообразова-

ния характеризовался образованием нормальных трещин в верхней части колонны под ригелем с достижением напряжений предела текучести в рабочей арматуре. В рамах РП-П и РП-Ш появление трещин в колоннах сопровождалось раздроблением бетона сжатой зоны. Разрушение рам происходило либо по наклонной трещине в ригеле в месте обрыва продольной арматуры, либо по опорному и верхнему (под ригелем) нормальному сечению колонн и наклонному сечению, проходящему через узел соединения ригеля с колонной.

Отношение величин экспериментально замеренных вертикальных опорных реакций с величинами опорных реакций, полученных из расчета, составило для рамы РП-1 - 0,61, для рамы РП-П - 0,80, для рамы РП-Ш - 0,87. Несколько заниженные опытные значения опорных реакций по сравнению с расчетными объясняются тем, что в опорах колонн кроме вертикальных реакций действовали еще и силы трения, обусловленные эффектом обжатия колонн горизонтальными динамометрами.

Отношение опытных опорных горизонтальных реакций, включающи: в себя силы распора и моментную часть, к величинам реакций, полученным из упругого расчета, в среднем составило для рамы РП-1 -0,60, для рамы РП-П - от 0,52 до 1,41 и для рамы РП-Ш - 0,800,82. При расчете рам с учетом неупругих свойств железобетона и наличия трещин отношение в среднем составило для рамы РП-1-1,П, для рамы РП-П - 0,58-0,74 и для рамы РПЧ11 - 0,77-0,88. Как видно из сравнения результатов эксперимента и расчетов, учет неупругих свойств железобетона позволяет более точно оценить распределение усилий в статически неопределимой раме.

Расчет рам с учетом тревднообразования дал более 'близкое совпадение расчетных величин изгибающих моментов с предельными пс сравнению с упругим расчетом. Так, в среднем отношение расчетных

величин изгибающих моментов к предельный для упругого расчета составило 1,58, а для неупругого расчета - 1,19.

Пятая глава посвящена исследованию работы фрагментов нового конструктивного решения рамно-панельной системы на действие вертикальной нагрузки и на осадку опор.

Испытание фрагмента на вертикальную нагрузку имело цель комплексной проверки прочности, трещиностойкости и деформативности предлагаемого нового конструктивного решения, а также определения этажности здания. Поэтому, при испытании фрагмента помимо распределенной нагрузки на перекрытие прикладывалась дополнительная возрастающая нагрузка на колонны. Испытание фрагмента на осадку было обусловлено тем, что предусматривалось строительство зданий данной конструктивной системы при наличии просадочных грунтов (рис.8).

Испытание двухэтажного фрагмента на вертикальную нагрузку проводилось на базе строительно-монтажного треста № 86 в г.Харьков с участием инженеров и специалистов треста и института "Укр-горстройпроект" (Бедим В.Д. и Шмуклер B.C.). Испытание одноэтажного фрагмента на просадку было осуществлено на базе Помошнянско-го завода строительных изделий Кировоградской области.

Испытание двухэтажного фрагмента проводилось в следующей.пос-ледовательности.Вначале проводилось нагружение перекрытий 1-го и 2-го этажа равномерно распределенной нагрузкой (кирпичом и бетонными блоками). На следующем этапе было осуществлено многоступенчатое нагружение колонн вертикальной сосредоточенной силой. В результате последовательного нагружения максимальная нагрузка на колонны с учетом нагрузки на перекрытие и собственного веса фрагмента составила: на угловую колонну - 544,4 кН, на торцевую-844,2 кН и на центральную колонну - 1699,8 кН. Так как приложенная нагрузка превысила расчетную нагрузку для 5-ти этажного здания в зави -

Рис. 8. а) Схема испытания двухэтажного фрагмента на вертикальную нагрузку, б) Схема испытания одноэтажного фрагмента на осадку опор.

симости от типа колонн каркаса в 2,3-2,8 раза и в связи с возможный хрупким разрушением бетона опорных участков колонн и, как следствие этого, обрушением фрагмента, испытание на этом было прекращено.

Выполненные расчеты фрагмента с шарнирным и податливым закреплением колонн показали влияние деформативности узла соединения колонн рам на перераспределение изгибающих моментов в элементах рам. При этом распределение деформаций в опорном узле колонны,полученное экспериментально, в большинстве случаев было ближе к распределению деформаций, полученных из расчета с учетом податливого соединения, чем из расчета конструкции с шарнирным закреплением. Это свидетельствует о наличии определенного завдмления опоры и правильности введения коэффициента жесткости стыка С в расчет. Учет реальной жесткости соединения колонн рам позволяет снизить расчетный момент в пролете ригеля на 10%, а в колонне в ее верхнем расчетном сечении - на 8% по сравнению с расчетом каркаса с шарнирным соединением колонн.

Испытания фрагментов на вынужденную осадку опор проводились по двум схемам: по первой схеме исследовалось влияние осадки углового куста, состоящзго из двух колонн, по второй схеме - среднего (торцевого) куста, состоящего из трех колонн. Для испытания под опытные колонны устанавливался блок оттарированных пружин, а осадка колонн осуществлялась путем нагружения перекрытия бетонными блоками.

Проведенные испытания фрагмента на осадку показали, что разрушение происходит только в тех рамах, колонны которых подвергаются осадке. В других рамах фрагмента повреждения не возникают. Разрушение происходит только в узле соединения ригеля с колонной, причем с колонной, которая не смещается. В узле же соединения ригеля со смещающейся колонной трещины не образуются. Разрушение

ракы происходит по узлу и по колонне в сечении под ригелей. Разрушение узлов рам при испытании угловой колонны произошло при величине осадки 54,83 мм, 'а при испытании торцевой колонны - при величине осадки 62,77 мм. Разрушения узлов рам произошли из-за недостаточной длины анкеровки растянутой арматуры.

Расчет опытного фрагмента на вынужденные перемещения опор как для упругой системы дал хорошее совпадение расчетных результатов с опытными до уровня расчетной осадки колонн 45 мм (пог -решность составила 8%).

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ

1. Для строительства жилых и общественных зданий предложен новый вариант конструктивного решения рамно-панельной системы, гармонично сочетающей в себе положительные стороны наиболее распространенных конструктивных систем - каркасной и панельной. Новая конструкция рамно-панельных зданий является весьма рациональной и перспективной.

2. Для проверки прочности и деформативности предложенного варианта рамно-панельной системы были проведены испытания узлов соединения рам, П-образных рам и натурных фрагментов. Проведенные исследования показали достаточную неЬущую способность и надеж -ность предложенной конструктивной системы.

3. Проведенные экспериментальные исследования контактного стыка колонн рам позволили установить ёго деформативные свойства. Жесткость стыка при повороте учитывается с помощью коэффициента С = 1700 кН«и/рад, который следует применять при значении вертикальной нагрузки, действующей на узел более 120,0 кН, что-составляет 0,5 от расчетной нагрузки для наиболее нагруженного 1-го этажа 7-ыи этажного здания. При меньших значениях вертикальной нагрузки стык следует принимать шарнирным.

г 21-.

Установлено, что несущая способность стыков колонн рам на центральное и внецентренное сжатие,вычисленная по СНиП /119/, как для бетонного элемента, ниже опытных значений в 1,26 раза. Повышенная прочность узла объясняется его конструктивным решением: наличием закладной и монтажной детали и наличием поперечных сеток косвенного армирования в контактной зоне. Расчет прочности стыка рассмотренной конструкции рекомендуется выполнять как для бетонного элемента о введением повышающего коэффициента условия работы = 1,15.

5. Установлено, что предложенная конструкция стыка колонны равнопрочна самой колонне.

6. Экспериментальные исследования Г-образных монолитных узлов рам, соединенных горизонтальным связевым элементом, показали, что деформативностью узла практически во всех случаях можно пренебречь. Деформативность узла в горизонтальном направлении, характеризующаяся величиной коэффициента С' = 65 кН/мм, следует учи -тывать только при величине вертикальной нагрузки на колонну до 15,0 кН, то есть только для верхнего этажа здания.

7. Экспериментальные исследования образцов узлов сопряжения ригелей с колоннами позволили выявить форму разрушения и опреде -лить несущую способность непосредственно узла. Разрушение проис -ходило по наклоннбму сечению, угол наклона которого зависит от величины вертикальной нагрузки, приходящейся на узел. Разрушение происходило в результате нарушения анкеровки растянутой арматуры в ригеле. С увеличением вертикальной нагрузки несущая способность узла увеличивается.

8. Для оценки прочности узла соединения ригеля с колонной разработана методика расчета по наиболее опасному наклонному сечению, расположенному под углом 65° к горизонтали, которая дает

хорошее приближение к опытным данным.

10. По результатам испытаний П-образных рам установлен характер их разрушения, зависящий от соотношения вертикальной и горизонтальной нагрузки. Во всех случаях вначале происходило образование нормальных трещин в колонне в сечении под ригелем. Разрушение рам происходило либо по наклонному сечению в пролете ригеля в точке обрыва продольной арматуры, либо по нормальному сечению колонны в опорных сечениях и в сечениях под ригелем.

11. Расчет рам с учетом трещинообразования и неупругих свойст! железобетона дал более близкое совпадение расчетных величин изгибающих моментов, определенных для разрушающих нагрузок, к фактической несущей способности, характеризуемой величиной предельного изгибающего момента по сравнению с упругим расчетом. Среднее отношение расчетных величин изгибающих моментов к предельным для упругс го расчета составило 1,58, а для неупругого расчета - 1,19.

12. Натурные испытания фрагмента здания на вертикальную нагрузку показали достаточную несущую способность и надежность данной конструкции. Колонны рам фрагмента воспринимали нагрузку, соответствующую нагрузке от 5-7-ми этажного здания с расчетной нагрузкой по перекрытию 7,5 кПа.

13. Результаты расчета фрагмента здания на вертикальную нагрузку позволили выявить влияние деформативности узла соединения колонн рам на распределение изгибающих моментов в элементах системы. Учет реальной жесткости соединения колонн рам позволяет сни зить расчетный момент в пролете ригеля рам 1-го и типового этаг.а на 10% и в колонне в верхнем (где действует наибольший момент) сечении рам 1-го и типового этажа на 8$ по сравнению с расчетом с шарнирным соединением.

14. Расчет фрагмента на вертикальную нагрузку с учетом податливости дал более близкое качественное совпадение с экспери-

ментальными данными нежели расчет, выполненный с шарнирным закреплением (как наиболее близкий по конструктивному решению).

15. Испытание фрагмента исследуемой рамно-панельной конструкции на просадку позволило установить предельную величину осадки колонн (45 мм) при использовании данной конструктивной системы для строительства на подрабатываемых территориях.

16. С учетом проведенного комплекса исследований были разработаны Технические условия на производство сборных железобетонных П-образных рам, являющихся основным несущим элементом данной рамно-панельной конструкции. Результаты исследования и разработанные на их основе рекомендации по расчету были использованы при проектировании зданий рамно-панельной конструкции.

Основные положения, диссертации опубликованы в работах:

1. Залесов И.А., Грановский A.B., Шмуклер B.C., Бидим В.Д. Конструктивная система каркасно-панельных зданий с использованием железобетонных элементов "РАМПА". Тезисы докладов научно-техни -ческой конференции "Прочность, трещиностойкость и деформативность стен крупнопанельных и монолитных зданий", Пенза, 1990, с.32-34.

2. Залесов И.А., Грановский A.B. Экспериментальные исследования железобетонных элементов рамно-панельной системы. Материалы ХНУ Международной конференции по бетону и железобетону, Москва, Стройиздат, 1992, с.263-264.

3. Залесов И.А., Шмуклер B.C., Складнев H.H., Грановский A.B., Бедим В.Д. Натурные испытания двухэтажного фрагмента здания рамно-панельной конструкции из элементов системы "РАМПА", Строительная механика и расчет сооружений, fö 6, 1991, с.75-79.

Залесов И.А. Экспериментальные исследования двухэтажного фрагмента здания рамно-панельной системы. //Тр.ин-та/ ЦНИИСК им.В.А.Кучеренко.-1992.- Теоретические и экспериментальные иссле-

дования строительных конструкций и материалов.-с.84-87.

5. Залесов И.А. Влияние осадки Фундаментов здания рамно-па-нельной конструкции на прочность, трещиностойкость и жесткость несущих элементов.//Тр. ин-та/ ЦНИИСК им.В.А.Кучеренко.-1992,-Теоретические ^экспериментальные исследования строительных конструкций и материалов.-с.88-91.