автореферат диссертации по строительству, 05.23.01, диссертация на тему:Прочность, жесткость и трещиностойкость самонапряженных сборно-монолитных безригельных перекрытий

БЕЛОРУССКАЯ ГОСУДАРСТВЕННАЯ ПОЛИТЕХНИЧЕСКАЯ АКАДЕМИЯ

ЦК 624.012.45/69.025.224:691.327.66

БАСОВ Виктор Степанович

? Г Б ОД

/ 6 шоп шз

ПРОЧНОСТЬ, ЖЕСТКОСТЬ И ТРЕЩИНОСТОЙКОСТЬ САМОНАПРЯЖЕННЫХ СБОРНО-МОНОЛИТНЫХ БЕЗРИГЕЛЬНЫХ ПЕРЕКРЫТИЙ

05.23.01 - Строительные конструкции, здания и сооружения

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Минск 1998

Работа выполнена в Лаборатории самонапряженных конструкций Брестско политехнического института

Научный руководитель:

Официальные оппоненты:

кандидат технических наук, доцент Тур В.В.

доктор технических наук, профессор Пастушков Г.П.; кандидат технических наук, доцент Лазовский Д.Н.

Оппонирующая организация: Научно-технический цент Министерства

архитектуры и строительства РБ

Защита диссертации состоится"//'" ШхРУи.^, 1998 г. в/У^часов ^ заседании Совета по защитам диссертаций Д.02.05.09 в Белорусской Пол! технической Академии по адресу 220027, г.Минск, проспект Ф.Скорины, 65. С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке БГПА.

Автореферат разослан "/А-" _1998 г.

Ученый секретарь Совета по защите диссертаций, кандидат технический наук,

доцент Е.М.Сидорович

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы диссертации.

Исследованиями ребристых сборно-монолитных самонапряженных настилов 1 ячеек квадратного плана было установлено, что в результате расширения на-(гающего бетона изменяется характер статической работы перекрытия. Основал внешним ограничением для монолитной плиты является связанный с ней по гтактной поверхности сборный настил и монолитные контурные балки. При таком ¡центренном ограничении деформаций расширения монолитная плита получает -иб, становится вспарушенной, что превращает всю конструкцию в пространство работающую систему.

С целью эффективного использования энергетических возможностей напря-зщего бетона было предложено сборный настил разрезать на треугольные плиты, I позволило придать сборным конструкциям большую жесткость при транспорти-же и монтаже и, тем самым, уменьшить размеры сечения окаймляющих ребер , 18]. Были определены конструктивные параметры экспериментального сборно-гюлитного перекрытия с ячейкой 6x6 м.

Рассматриваемое в работе конструктивное решение сборно-монолитных реб-:тых перекрытий с применением в качестве монолитной части бетона на напря-зщем цементе, не имеющее аналогов в практике строительства Республике Бе-эусь, позволяет не только исключить негативные явления, вызванные усадкой иолитного бетона, но и получить высокоэффективную конструкцию, имеющую эстранственный характер работы и выгодно сопротивляющуюся внешним нагруз-/I.

Связь работы с крупными научными программами.

Работа выполнялась в рамках ряда программ государственного и отраслевого звня. Важнейшими из них являются программы "Строительные материалы и тех-югии" (основное задание 2.01.05, подпрограммы 2.01.05.04, 2.01.05.09), Г/Б 102 № ГР 1995734 "Провести исследования и разработать рекомендации по про-ированию сборно-монолитных перекрытий и покрытий с преднапряжением в по-юечных условиях".

Цель и задачи исследования.

Основная цель настоящей работы - получить сборно-монолитное безригель-з перекрытие, обладающее высокими эксплуатационными характеристиками за ;т использования напрягающего бетона при устройстве монолитной части.

Для достижения поставленной цели решены следующие задачи: определены параметры напряженно-деформированного состояния сборно-моно-питных безригельных перекрытий от расширения напрягающего бетона и разработаны практические рекомендации для их оценки;

• выявлено влияние исходного напряженно-деформированного состояния от рг ширения напрягающего бетона на прочность, жесткость и трещиностойкость кс струкции при нагружении;

• разработаны предложения по расчету сборно-монолитных перекрытий такого типа.

Объект и предмет исследования.

Объектом исследования являются безригельные сборно-монолитные перекр тия с монолитной частью из напрягающего бетона, применяемые в строительстве.

Методология и методы проведенного исследования.

Результаты, представленные в работе получены путем эксперименталы теоретических исследований, выполненных на компьютерных моделях и опытн образцах реальных конструкций. Подробно методика проведения исследований ! ложена в соответствующих главах.

Научная новизна и значимость полученных результатов.

• Получено распределение самонапряжения в конструкциях из напрягающего бена на стадии его расширения, что дало возможность на основании лолученн зависимостей разработать методику расчета напряжений и деформаций кон рукций балочного типа при произвольном расположении в сечении ог| ничивающих связей.

• Впервые получены эпюры распределения напряжений и деформаций на стал расширения напрягающего бетона в составе сборно-монолитных безригельь перекрытий и последующее влияние напряженного состояния на поведение к струкции под нагрузкой.

• Разработан алгоритм расчета самонапряженных сборно-монолитных безрига ных перекрытий по прочности, жесткости и трещиностойкости с учетом влияь напряженно-деформированного состояния от расширения напрягающего бетон

Практическая (экономическая, социальная) значимость полученных результате

Практическая значимость работы заключается в следующем:

• Результаты экспериментально-теоретических исследований элементов из нап гающего бетона использованы при разработке проекта "Пособия по проектиро нию конструкций из напрягающего бетона" (к СНБ "Конструкции бетонные, же зобетонные и предварительно напряженные. Нормы проектирования).

• Опытные данные и предложения по расчету использованы при разработке Б НИПТИС и БГПА с участием БПИ экспериментальных проектов сбор монолитных каркасов зданий с плоским диском перекрытий.

Разработанные сборно-монолитные перекрытия позволяют обеспечить г номию бетона 10.. 15 % по сравнению с типовыми.

Социальная значимость заключается в том, что при возведении разработ ных перекрытий исключаются трудоемкие процессы, связанные с натяжением ар туры в построечных условиях.

Основные положения диссертации, выносимые на защиту. ■ новые опытные данные по распределению напряжений и деформаций конструкций балочного типа из напрягающего бетона на стадии расширения; > новые опытные данные по распределению напряжений и деформаций сборно-монолитных самонапряженных безригельных перекрытий на стадии расширения монолитного напрягающего бетона; • новые опытные данные по определению прочности, жесткости и трещиностойко-сти сборно-монолитных самонапряженных безригельных перекрытий при действии кратковременной статической нагрузки;

расчетные зависимости для определения напряжений и деформаций самонапряженных конструкций балочного типа на стадии расширения напрягающего бетона; рекомендации по расчету самонапряженных сборно-монолитных безригельных перекрытий по прочности, жесткости и трещиностойкости с учетом напряженно-деформированного состояния от расширения монолитного напрягающего бетона 1. Личный вклад соискателя. Автором разработаны и подтверждены экспериментально:

• расчетные зависимости по определению напряжений и деформаций конструкций балочного типа на стадии расширения напрягающего бетона;

• рекомендации по расчету самонапряженных сборно-монолитных безригельньх перекрытий по прочности, жесткости и трещиностойкости с учетом напряженно-деформированного состояния от расширения монолитного напрягающего бетона.

Апробация-результатов диссертации

Результаты настоящей работы доложены на следующих конференциях: Новые решения при строительстве и реконструкции объектов", РП, г.Люблин, 1994 , 1996 г.; "Сборно-монолитные конструкции", РП, г.Зелена Гура, 1996 г; Строительная экспертиза", РП, г.Кельце, 1995 г., "Перспективы развития новых тех-ологий в строительстве и подготовке инженерных кадров Республики Беларусь", Брест, 1996 г.

Опубликованность результатов

По теме диссертации опубликовано: 1 статья в научном журнале и 6 статей з аучных сборниках, содержащих 57 страниц печатного материала.

Структура и объем диссертации

Диссертация состоит из Введения, Общей характеристики работы, 5-ти глав ос-овной части, Выводов и списка использованных источников из 112 наименований.

Объем работы 216 страниц, включая 98 страниц машинописного текста, ЗТ аблиц, 89 рисунков.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

В первой главе работы представлен подробный анализ конструктивных ре!. ний сборно-монолитных перекрытий, которые в практике отечественного и заруб! ного строительства представлены достаточно широко и разнообразно. Выявле преимущества и недостатки таких перекрытий.

Одним из способов улучшения эксплуатационных свойств конструкции яв; ется применение в качестве монолитной части напрягающего бетона, что позволв получить: 1) из отдельных сборных плит неразрезную конструкцию с предварите; ным напряжением элементов в построечных условиях; 2) предварительное нап| жение конструкции перекрытия без механического натяжения арматуры; 3) плотн самонапряженный стык между сборными элементами и монолитным бетоном.

Путем обобщения опыта проектирования и результатов экспериментальн исследований самонапряженных сборно-монолитных ребристых плит перекрыт было обосновано конструктивное решение принятого к исследованию безригельнс перекрытия, принципиальная схема которого показана на рис. 1. При этом, испы ниям подвергали два варианта: 1) перекрытие с монолитной плитой-набетонкоу монолитными контурными балками из напрягающего бетона и 2) перекрытие, им« шее только монолитные контурные балки из напрягающего бетона.

В завершении первой главы сформулированы цели и задачи исследования.

Вторая глава работы посвящена исследованию самонапряжения железой тонных элементов с несимметричным положением ограничивающей связи.

Рис. 1. Конструкция анализируемой ячейки перекрытия 1 - сборные ребристые плиты; 2 - монолитная контурная балка; 3 - арматура контурных балок; 4 - колонны; 5 - монолитный участок; 6 - дополнительная опорная сетка; 7 - сетки среднего монолитного участка; 8 - плита-набетонка.

400

Необходимость проведения исследований первого этапа связана с тем, что ществующие методики расчета самонапряжения учитывают главным образом 1мметричное положение ограничивающих связей в пределах сечения. При этом >инята гипотеза о равномерном распределении самонапряжения по высоте сече-1я независимо от расположения арматуры.

Показано, что такие представления справедливы только для элементов с ма->1ми значениями эксцентриситетов ограничивающих связей. При этом, стандартов методы расчета неприменимы для случая сборно-монолитных конструкций, где леет место резко несимметричное армирование (с учетом ограничивающего влия-1Я сборного элемента). В настоящей работе уточняли характер распределения са-энапряжения по высоте поперечного сечения конструкции.

Исследования выполняли на балках прямоугольного и таврового сечения, эаткая программа исследований представлена в табл. 1.

Для изготовления балок применяли бетон на основе напрягающего цемента В.Михайлова (тип М) лабораторного и полупромышленного помола из составляю-их: клинкер портландцементный, цемент глиноземистый, гипс.

На рис. 2 представлены эпюры распределения продольных деформаций по >юоте сечения балок к моменту стабилизации процесса расширения.

Установлено, что при осевом положении ограничивающей связи, деформации ) высоте сечения распределяются практически равномерно.

По мере возрастания эксцентриситета пгряничияакмцяй гдязи, эпюра распре--эпения деформаций переходит из прямоугольной в трапециевидную, оставаясь эи этом линейной. Таким образом, на стадии расширения действует гипотеза плос->го сечения.

На основании экспериментальных исследований была получена зависимость, вязывающая деформации ограничивающей арматуры и относительный эксцентри-ггет положения ограничивающей арматуры (рис. 3) в виде:

'е.

ЧСЕ~ о -Е Pl bs

1-Ti

(1)

ie: pi - процент продольного ограничивающего армирования элемента; Vi = 1.257 - эмпирический коэффициент, установленный для условий эксперимента; fCE — расчетное самонапряжение использованного напрягающего бетона; d - расстояние от верхней грани сечения до центра тяжести ограничивающей арматуры.

Усилие в ограничивающей арматуре предложено определять по формуле:

е

Р -ст -А -fcE'd ,kp"k5

1-Y,

Pi

fcE.d - расчетное самонапряжение напрягающего бетона А5.р - площадь ограничивающей арматуры.

Таблиц

Краткая программа экспериментальных исследований

Серия

Обозначаете балок

Сечение

Эскиз

Асе, см2

Армирование

А», см

Длина балки, см

Эксцен триси-тет армирования е., см

Марка по са-мона-пряжению, Н/мм2

8

1БМП-0 1БМП-2 1БМП-3 1БМП-4 1БМП-5

ц. т.

Ы9,

v

80

1.12

112

1012

150

О 2.0

3.5 4.0 5.5

3.0

2БМП-0 2БМП—4 2БМП-8 2БМП-12

1д.т.

V

N40

2.54

А,^Г70 I,

Г

196

1018

170

О

4.0 8.0 12.0

2.0

ц.т.

ЗБМТ-0 ЗБМТ-4 ЗБМТ-8 ЗБМТ-12 ЗБМТ-12 ЗБМТ-С

1.54

153

1014

120

О

4.0 8.0 12.0 12.0

1.0

IV

4БМТ2-10

№

звз

=0.21 си

101

1.75

1014 303

120

9.97

¿г л,-1.54

'.77 ^

6ш5

)« V 0 « » »1

5БМТ2-10

4.266

588

2014

605

300

10.0

0.54

в)

/

г .

у, см е=12см 200

16.0

12.0

8.0

(■„„=1 Щчм';

1 - е/<1=0;

2 - е,М=0.64;

3 - без армир.

4.0

у, см

50

100

150 £ х 10"1

20.0 16.0 12.0 8.0 4.0

150 е х Ю

Е=0

Рис. 2. Характерное распределение связанных деформаций опытных балок по высоте сечения к моменту стабилизации процесса расширения:

а) для балок 1БМП (серия I);

б) для балок 2БМП (серия II);

в) для балок ЗБМТ (серия III).

Рис. 3. Зависимость относительных деформаций арматуры от эксцентриситета ограничивающей связи (е/<1)

Рис. 4. Зависимость е,/е,„ от эксцентриситета ограничивающей связи (е/<1)

1 - относительные деформации верхней грани;

2 - относительные деформации нижней грани.

При обработке экспериментальных данных (рис. 4) в работе получека зави-имость, связывающая кривизну элемента и эксцентриситет ограничивающей связи виде:

ц.е: 62 = 4.88, к = 1.04 - эмпирические коэффициенты для условий эксперимента.

При известных значениях деформаций арматуры и кривизне деформации лю-¡ой точки по высоте сечения конструкции при расширении напрягающего бетона мо-ут быть определены пользуясь гипотезой плоских сечений.

Сопоставление опытных данных, полученных при испытаниях, с результатами >асчетов по предложенным зависимостям показали их хорошее совпадение. Были :ыполнены статические испытания опытных балок, по результатам которых оцени->али трещиностойкость нормальных сечений с учетом влияния дополнительных са-/юнапряжений. Статические испытания подтвердили наличие самонапряжений и ха->актер их распределения по высоте сечения.

В третьей и четвертой главах работы представлены результаты и анализ ис ¡ледований безригельных сборно-монолитных перекрытий с монолитной частью из шпрягающего бетона. В соответствии с установленными задачами исследования зсобое внимание уделяли изучению процесса самонапряжения элементов перекры-■ия при расширении напрягающего монолитного бетона. Исследования выполняли в }ва этапа. На первом этапе формулировали гипотезу самонапряжения сборно-монолитной самонапряженной конструкции и проводили компьютерное моделирование. На втором этапе проводили лабораторные испытания фрагментов перекрьн гия в масштабе 1:2, 1:4, 1:10. Пользуясь результатами экспериментальных исследований сборно-монолитных ребристых плит перекрытия и предварительными данными компьютерного анализа установлено, что помимо самонапряжения элемента» перекрытие на стадии расширения переходит из плоского в пологую поверхность переноса положительной Гауссовой кривизны. На основании анализа была принята ■ипотеза о том, что для расчета напряженно-деформированного состояния элементов перекрытия при расширении монолитного напрягающего бетона достаточно установить два начальных параметра: величину реакций в ограничивающих связш, соответствующую равнодействующей усилия обжатия контурных балок и деформированную схему контурной балки.

Краткая программа и результаты исследований на компьютерной модеш представлены в табл. 2.

Набор вариантов анализируемых расчетных ситуаций имел целью выявить деформированную схему исходного перекрытия, а затем совершить постепенньу! переход от сложной ребристой системы с ограничением расширения в двух напраг-

(3|

лениях к балочной конструкции, моделирующей контурные балки одного нaпpaвj ния.

Таблиц

Данные сравнительного анализа по вариантам компьютерного моделирования

Анализируемые параметры

Вертикальные деформации

в точке "С"

в точке "К"

lRr

Vfy

\

ф-t-

3ci - 2-а*1

3k1

Варианты моделирования

\

У

К ;

с :

Эс2 = аи -

= 0.5-f«,

Эк2 - ак1

С.+И,

Г7Т

с |

ЭсЗ -

= 0.5-1/К-ас1 = 1/Kva* Ki > 1

аи = к2-аы = 1/КгЭм Ка>1

R.„

—«л^

аС4 - Эсз

Эм — Экз

Реакция в ограничивающих связях

Rk2 = Rkl

Rk3 — 1/KtRH

- 1/Kä-Rki Кз<1

Rk4 "" Rk3 ~ = 1/K3Rk,

Схема вертикальных деформаций контурной балки

Примечание: е представленных зависимостях коэффициенты К1, К2, КЗ- коэффициенты, учи _тывающие влияние торцевых контурных балок._

Кроме того, решалась задача о том, какую часть по ширине свесов полки ; меняющей тавровой балки следует вводить в расчет совместно с контурными б; ками перекрытия на стадии расширения напрягающего бетона.

Результаты расчетов по компьютерным моделям для всех изученных вариг тов проверяли на лабораторных моделях в масштабе 1:10.

На основании выполненных исследований были сформулированы предлох ния по расчету параметров напряженно-деформированного состояния на стад расширения напрягающего бетона, базирующиеся на следующих предпосылках: 1 расчету на стадии расширения принимают контурную балку таврового сечени* шириной свесов полки 6h'f; 2) ограничивающее влияние сборных плит учитывают Бивалентным количеством условного армирования; 3) деформации ограничивают арматуры (с учетом условного армирования) и кривизну контурной балки опреде.1 ют, пользуясь зависимостями ( 1 )..( 3 ), полученными на основании исследован! изложенных в главе 2; 4) при известной деформации ограничивающей арматуры ( ределяют усилие обжатия, приложенное к контурной балке; 5) при известной Kf визне контурной балки рассчитывают перемещения точек плана перекрытия, noj зуясь уравнением, описывающим поверхности переноса; 6) рассчитывают Hanf

енное состояние элементов перекрытия и дополнительные самонапряжения в мо-элитной плите.

Результаты теоретического анализа проверяли на моделях перекрытия, изго эвленных в масштабе 1:2.

Рис. 5. Конструкция сборно-монолитного фрагмента

перекрытия

1 - колонна;

2 - сборные треугольные ребристые плиты;

3 - монолитная бетонная плита;

4 - монолитные констурные балки;

5 - монолитная бетонная центральная вставка.

Были получены следующие результаты.

Проведенные исследования показали, что к моменту стабилизации расшире-мя монолитного бетона испытанный фрагмент представлял собой пологую поверх-■юсть переноса положительной Гауссовой кривизны, что полностью соответствова-ю деформированным схемам, полученным по компьютерным моделям. Все элементы перекрытия получили самонапряжение в соответствии с принятой гипотезой.

Статические испытания позволили выявить двухстадийную работу таких конструкций: до образования трещин перекрытие работает главным образом на изги5, з после образования трещин - как распорная пространственная конструкция с ма-той стрелой подъема, что в целом соответствует схеме работы вспарушенных иг/ пологих шатровых конструкций.

Площадь сечения рабочей арматуры предложено определять, как для раст нутого элемента, нагруженного усилием определяемым в зависимости от в личины углового распора Нзй

Кроме того угловые участки перекрытия в местах опирания на колонны дол ны быть проверены на местное действие нагрузки с учетом требований норм i проектированию железобетонных конструкций.

Трещиностойкость контурных балок перекрытия рекомендовано рассчитыва отдельно на действие предельного растягивающего усилия (шатровая схема изл ма) и изгибающего момента (балочная схема излома) с учетом дополнительного н пряженно-деформированного состояния от расширения напрягающего бетона, с ределенного с учетом ограничивающего влияния сборных элементов.

Прогиб контурных балок предложено определяют как для балки П-образнс сечения на действие изгибающего момента от нормативных нагрузок.

При расчете деформаций элементов предложено учитывать начальное д формированное состояние перекрытия, получаемое от расширения напрягающе бетона и учитывать податливость опорного контура.

Сопоставление опытных данных и результатов расчетов по двум групп« предельных состояний на основании принятой предпосылки о двухстадийной рабо фрагмента с учетом исходного напряженно-деформированного состояния от раса рения напрягающего бетона представлено в табл. 3.

Таблица

Сопоставление теоретических расчетов и опытных данных

Показатели По результатам расчетов По результатам испытаний

Разрушающая нагрузка 27.07 28

ри, кПа

Нагрузка трещинообра- 8.43 9

зования кПа

Прогиб при контроль- 7.3 8

ной нагрузке 16 кПа

(0.65 ди) а, мм

При объединении отдельных ячеек в неразрезную систему вынужденным f формациям будут подвергаться все элементы перекрытия. При этом следует отл тить, что не всегда будет получено благоприятное очертание начальной поверхь сти для отдельных ячеек.

С целью экспериментальной проверки представленных соображений бы выполнены специальные исследования неразрезных фрагментов 3x3 ячейки на л делях в масштабе 1:10.

Анализ результатов исследований, проведенных на компьютерной модель опытных образцах показал, что при изменении количества ячеек существенным с разом изменяется геометрическая форма поверхности перекрытия. При нечетн количестве ячеек могут быть получены не только выгибы, но и прогибы ь отдельн

лейках фрагмента. В связи с этим рекомендовано одновременно бетонировать рагмент плана не более 2x2 ячейки.

Испытания фрагментов с монолитной набетонкой показали, что для перекры-1й с размерами ячейки 6x6 м при типовом диапазоне нагрузок могут быть исполь-званы конструктивные решения перекрытий без набетонки, но с монолитными кон-(•рными балками из напрягающего бетона. Для таких перекрытий актуальным оста-гся оценка напряженно-деформированного состояния на стадии расширения на-эягающего бетона и его влияние на работу конструкции под нагрузкой. В работе эедставлены результаты исследований двухпролетных фрагментов перекрытий с эеугольными ребристыми и прямоугольными плоскими сборными плитами инструкция БелНИПТИС и БГПА).

Параллельно с фрагментом с использованием напрягающего бетона изготав-лвали фрагменты-аналоги с монолитной частью из бетона на портландцементе.

Основные геометрические размеры моделей сборно-монолитных перекрытий эедставлены на рис. 6.

Выполненные исследования сборно-монолитных фрагментов с монолитными энтурными балками показало, что применение напрягающего бетона для замоно-ичивания контурных балок позволяет существенно улучшить работу фрагментов эрекрытий в эксплуатационной стадии. Это связано с тем, что в процессе тверде-ия и связанного расширения монолитного напрягающего бетона элементы пере-эытия получают начальное самонапряжение, превращая конструкцию в единый иск, в то время как усадочные процессы, развивающиеся в конструкциях из тради-ионного бетона приводят к нарушению сплошности фрагмента.

Величину самонапряжения монолитных контурных элементов следует опре-елять при совместном ограничивающем влиянии расположенной в них арматуры и эединенных с ними по контакту сборных элементов перекрытия. При этом, влияние Зорных элементов предложено учитывать вводя понятие условного армирования, с четом коэффициента, учитывающего проскальзывание монолитного бетона в на-альной фазе твердения и расширения. Величина условного армирования, опреде-енная расчетом с учетом коэффициента проскальзывания удовлетворительно сов-адает с экспериментальными данными.

Исходное напряженное состояние оказало существенной влияние на работу энструкции перекрытия при действии кратковременных нагрузок. При одинаковом ровне эксплуатационного нагружения перекрытия с монолитной частью из напря-ающего бетона имели большую жесткость и трещиностойкость. Достигнутые пока-этели составили:

нагрузка образования трещин для самонапряженных фрагментов соответственно серий I и II в 1.35 и 1.91 раза выше, чем у образцов-аналогов;

2-2 2 з

4т \] \1 ^ м ~рг

I——_—ж-1

Рис. 6. Геометрические размеры моделей сборно-монолитных перекрытий в масштаюе 1:4

а) с треугольными сборными плитами;

б) с прямоугольными сборными плитами;

1 - сборные треугольные ребристые плиты;

2 - сборные прямоугольные плоские плиты;

3 - монолитные контурные балки из напря-

гающего бетона.

прогибы для самонапряженных фрагметов соответственно серий I и II были в 1.8 и 1.7 раза меньше, чем традиционных.

Как на схему разрушения фрагментов, так и на величину предельных нагрузок азало влияние принятое конструктивное решение перекрытия. Фрагменты пере-ытий с плоскими плитами разрушались с образованием линейных пластических арниров как для плитных конструкций, опертых на контур нулевой жесткости. Вме-е с тем, здесь применение напрягающего бетона позволило превратить конструк-|ю в неразрезной диск и существенно улучшить работу конструкции в стадии экс-|уатации без заметного повышения прочности.

Перекрытия с треугольными плитами разрушались с образованием диаго-тьных трещин по стыкам между диагональными ребрами, как и фрагменты с нагонкой. При этом, как и в случав испытания одиночной ячейки выявлена двухста-|йная работа перекрытия. Проведенные исследования позволили сформулировать >едложения по расчету таких перекрытий, приведенные в расчете

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Исследования, выполненные в работе, позволяют решить важную приклад-га задачу по проектированию сборно-монолитных безригельных перекрытий с пользованием напрягающего бетона. По результатам исследований можно сделать едующие выводы:

Для сборно-монолитных перекрытий является эффективным применение в качестве монолитной части (плита и балка) напрягающего бетона. При этом в расчетах следует учитывать влияние исходного напряженно-деформированного состояния на поведение конструкции под нагрузкой [1].

Независимо от положения ограничивающей связи деформации по высоте сечения железобетонного на стадии расширения напрягающего бетона распределяются линейно, т.е. действует гипотеза плоских сечений.

При возрастании эксцентриситета ограничивающей связи угол наклона эпюры связанных деформаций к продольной оси элемента убывает и увеличивается неравномерность в распределении самонапряжения по высоте сечения. Можно считать, что при е/с! <0.18 самонапряжение по высоте сечения распределены практически равномерно. При больших эксцентриситетах может наблюдаться двухзначная эпюра самонапряжений по высоте сечения с растяжением на грани наиболее удаленной от ограничивающей связи. Распределение деформаций по высоте сечения может быть определено при известной деформации на уровне ограничивающей арматуры и кривизне элемента к моменту стабилизации процесса расширения. Значения деформации на уровне арматуры е3,сЕ и кривизны усе определяют по формулам ( 1 )..( 3 ), полученным на основании экспериментальных исследований [7].

3. При определении ожидаемого самонапряжения и деформированного состоян ячейки перекрытия могут быть приняты обоснованные экспериментально-тео| тическим путем упрощения. Следует рассматривать напряженно-деформиров! ное состояние тавровой балки шириной, равной 2Ьк (где bk - ширина контурн балки) со свесами в каждую сторону не более 6h'f (где h'f - толщина монолитн набетонки) в условиях ограничения деформаций расширения фактическим apf рованием и условным, учитывающим ограничивающее влияние сборных элем< тов. При этом параметры деформированного состояния могут быть с достаточн для практики точностью определена по формулам (1 )..(3) [2, 3, 7].

4. При приложении внешней нагрузки перекрытие работает по двухстадийной с ме: до образования трещин в контурных балках - по балочной схеме, в котор рабочая высота сечения определяется с учетом начального подъема, а после образования и включения в работу диагональных ребер - по распорной cxei Сопоставление опытных данных и результатов теоретических расчетов с учет исходного напряженно-деформированного состояния, показало их удовлетво тельную сходимость (погрешность расчетов составляет 10%) [6, 7].

5. При проектировании перекрытий, выполненных одновременно из несколы ячеек, следует дополнительно учитывать эффекты, проявляющиеся в резуль те неразрезносги. На основании проведенных опытов и теоретического анапи для предотвращения нежелательных эффектов рекомендовано, чтобы число i новременно бетонируемых ячеек составляло-^ ¡-2; 4 (2х2}.-Исследования хар терного случая фрагмента перекрытия с п = 9 (3x3) ячеек показали правом ность принятых рекомендаций [4, 5].

6. Использование напрягающего монолитного бетона для плоских безригельн перекрытий, выполненных из плит пустотного настила позволили получить вы кие показатели трещиностойкости и жесткости при испытаниях перекрытий зда* с гибкой планировкой, разработанных БелНИПТИС и БГПА с участием БПИ. I турные испытания фрагмента такого перекрытия показали, что при эксплуата онной нагрузке перекрытие полностью удовлетворяет требованиям жесткосп трещиностойкости, работая как единый неразрезной диск [7].

Основные положения диссертации опубликованы в следующих работах:

1. Тур В.В., Басов B.C., Козик В-А- Оценка величины самонапряжения напрягающ монолитного бетона в. сборно-монолитных перекрытиях и покрытиях различь конструктивных схем// Материалы научн. конф., Люблин, 1994 г./ Люблинская литехника.-Люблин, 1994.-е. 51-60.

2. Tur W., Król М., Basow W. Badanie eksperymentalnych stropów zespolonyct udzialem betonu ekspansywnego// Konstrukcje zespolone: Mat. konf., Zielona Gc 1996 г./ Wydawnictwo Politechniki Zielionogórskiej.- Zielona Góra, 1996,- S. 201-2

Tur W., Król M., Basow W. Kryterium projektowania stropyw zespolonych z udziaierc be-tonu ekspansywnego// Konstrukcji zespolone: Mat. konf., Zielona Góra, 1996 ri Wydaw-nictwo Politechnikí Zielonogórskej-Zielona Góra, 1996-S. 211-219. Тур B.B., Басов B.C. Применение напрягающего бетона при усилении железобетонных конструкций// Строительство и архитектура Беларуси.-1995.-№ 4,- С. 12-14. Тур В.В., Круль М., Басов B.C. Применение напрягающего бетона для усиления пе-рекрытий и покрытий// Rzeczoznawstwo Budowlane: Mat. konf., Kielce-Cedzyna, 1995 г./ Wydawnictwo PZITB-Kielce, 1995.-S. 187-198.

Тур В.В., Басов B.C. К вопросу о влиянии эксцентриситета приложения ограничивающей связи на процессы развития самонапряжения// Перспективы развития новых технологий в строительстве и подготовке инженерных кадров: Материалы на-учн. конф. Брест, 1997 т./ Брестский политехи, ин-т-Брест, 1997.- С.119-130. Тур В.В., Басов B.C. Прочность, жесткость и трещиностойкость безригельных сборно-монолитных перекрытий// Проблемы и перспективы современных строительных конструкций и технологий: Материалы научн. конф., Брест, 1998 г/ Брест-ский политехи, ин-т.- Брест, 1998 -С. 131-135.

РЕЗЮМЕ

Басов Виктор Степанович, "Прочность, жесткость и трещиностойкость самонапряженных сборно-монолитных безригельных перекрытий" НАПРЯГАЮЩИЙ ЦЕМЕНТ, НАПРЯГАЮЩИЙ БЕТОН, СБОРНО-МОНОЛИТОЕ ПЕРЕКРЫТИЕ, НАПРЯЖЕНИЯ, ДЕФОРМАЦИИ, ПРОЧНОСТЬ, ЖЕСТКОСТЬ, 3ЕЩИН0СТ0ЙК0СТЬ

Объектом исследований является самонапряженное сборно-монолитное бездельное перекрытие с использованием в качестве монолитной части бетона на эпрягающем цементе.

Целью работы является определение напряженно-деформированного со-ояния вышеназванных перекрытий на стадии расширения напрягающего бетона и о влияние на прочность, жесткость и трещиностойкость на стадии эксплуатационно нагружения.

Выполненные теоретические и экспериментальные исследования (этап 1) мо-шитных железобетонных элементов с несимметричным ограничением позволили тучить зависимость деформаций в ограничивающей арматуре и деформаций се-;ния элемента независимо от положения ограничивающей связи.

Работы, выполненные на 2 и 3 этапах позволили определить напряженно эформированное состояние разработанных перекрытий как с монолитной набетон-|й, так и без нее на стадии расширения напрягающего бетона и статических испь-1ний. В результате чего предложен упрощенный алгоритм расчета сборно-монетных самонапряженных безригельных перекрытий по двум группам предельных »стояний.

РЭЗЮМЭ

Баса/ Biicrap Сцяланав^ч, "Трываласць, жорсткасць i трэшчынастой-касць саманапружаных сборна-манапггных безрыгельных перакрыццяу"

НАПРАГАЮЧЫ ЦЭМЕНТ, НАПРАГАЮЧЫ БЕТОН, СБОРНА-МАНАЛ1ТНАЕ I РАКРЫЦЦЕ, НАПРУГА, ДЭФАРМАЦЫ1, ТРЫВАЛАСЦЬ, ЖОРСТКАСЦЬ, ТРЭШЧЫ1 СТОЙКАСЦЬ

Аб'ектам даследванняу з'яуляюцца саманапружаныя зборна-маналпныя б рыгельныя перакрыцця з ужываннем у якасц! бетона на напрагаючым цэменце.

Мэтай працы з'яуляецца азначэнне напружана-дэфармаванага стану выи названых перакрыццяу на этапе пашырэння напрагаючага бетону i яго уплыу трываласць, жорсткасць i трэшчынастойкасць на этапе статычнага нагружэння.

Зробленыя тэарэтычныя i эксперыментальныя даследвання (этап 1) MaHaj ных жалезабетонных элементау з неаметрычным стрымл1ваннем дапамагл: ат| маць залежнасц1 дэфармацый агранмэнняу арматуры i дэфармацый сячэнняу а ментау незалежна ад становшча стрымл1ваючай сувязк

Праца, выкананая на 2-3 этапах дазволта вызначыць напружанна дэфар! цыйнае станов1шча распрацаваных перакрыццяу з маналтай набетонкай i без на этапе пашырэння напрагаючага бетону i статычных выпрабаванняу..

У вын'1ку чаго распрацавана методыка разл1ку зборна-манал1тных саманап жаных безрыгельных перакрыццяу па дзьвум групам гран1чнага стану.

SUMMARY

Victor BASOV, "Strength, ruggedness and crack-resistance of self-stressed composite slabs of floor" EXPANSIVE CEMENT, SELF-STRESSED CONCRETE, COMPOSITE FLOOR'S SLAI STRESS, STRAIN, DEFORMATION, DEFLECTION, STRENGTH, CRACK-RESISTAN( The target of this work is a investigation of the self-stressed composite floor's slabs v cast-in-place concrete bazed on expansive cement.

The main purpose of this work is studing of stress-strain states of composite floor's si; in expanding state of self-stressed concrete, and influiense of this initially state strength, crack-resistance and deflection in service loading.

A conplished theoretical and experimental exploration of self-stressed reinforced concr elements with nonsymetrical reinforcement allowed to receive the dependence of resti ned deformations in reinforcement (stage 1), and calculation method of self-stressing. The works, what was led in 2 and 3 stage allowed to define stress-strain state composite floor's slabs, and offered the simiified algorithm of the calculation of t structuries accordance first and second limite states.