автореферат диссертации по строительству, 05.23.01, диссертация на тему:Работа дисков перекрытий на горизонтальные нагрузки при увеличенных расстояниях между диафрагмами жесткости

БЕЛОРУССКАЯ ГОСУДАРСТВЕННАЯ ПОЛИТЕХНИЧЕСКАЯ АКАДЕМИЯ

РГ Ь Gfr

УДК 624.073.6.012.46

- 8 ИЮН

ДУБАТОВКА Игорь Петрович

РАБОТА ДИСКОВ ПЕРЕКРЫТИЙ НА ГОРИЗОНТАЛЬНЫЕ НАГРУЗКИ ПРИ УВЕЛИЧЕННЫХ РАССТОЯНИЯХ МЕВДУ ДИАФРАГМАМИ ЖЕСТКОСТИ

05.23.01 - Строительные конструкции, едания и сооружения

Автореферат диссертации на соискание учёной степени кандидата технических наук

Минск 1088

Работа выполнена иа кафедре " Желевобетонные и каменные конструкции" Белорусской государственной политехнической академии. ' " •'

Научный руководитель: доктор технических наук,

профессор Пастушков Г.П. .

Официальные оппоненты: доктор технических наук,

профессор Алявдин П.В.;

кандидат технических наук, доцент Кондратчик A.A.

Оппонирующая органивация: НИЭГ ГП "Институт БелНШС"

Защита состоится 1998 г. в (А на заседании Совета по еащите Д.02.05.09 в Белорусской государственной политехнической академии по адресу: 220027, г.Минск, проспект Ф.Скорины, д. 66, аудитория £02.

С диссертацией можно ознакомиться в ОиОлиотеке БГПА. Отвыв на автореферат в двух экземплярах. 8вверенный печатью, просим направлять по вышеуказанному адресу.

Учёный секретарь Совета Д.02.05.09 кандидат технических наук Сидорович Е.В.

Белорусская государственная политехническая академия. 1998

-1-

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. В современном строительстве широкое распространение получили каркасно-панельные конструктивные системы, при использовании которых обеспечивается свободная планировка помещений.

Конструктивной основой эдакий со свя8евым каркс" ом являехск пространственная система, состоящая из стержневых и панельных железобетонных элементов. Вертикальные несущие конструкции, которыми являются колонны каркаса и диафрагмы (ядра) жёсткости, объединяются в единую пространственную систему'с помощью горизонтальны несущих конструкций - „леков перекрытий.

Конструктивная система многоэтажных зданий межвидового применения . со связевым каркасом по серии 1.020-1 обеспечивает восприятие горизонтальных усилий при расстояниях между вертикальными элементами жесткости, как правило, не более 30...36 м. Это обстоятельство в ряде случаев ограничивает принятие оптимальных объемно- планировочных решений, а для производственных и ряда общественных зданий, где требуются большие неперегораживаемые помещения, эта система является неприемлемой.

Одним из реальных путей решения данной проблемы может стать увеличение расстояния между вертикальными элементами жесткости, но для ь ¿'ого необходк э обеспечить восприятие вертикальных и горизонтальных нагрузок, в первую очередь, дисками перекрытий.

Следует отметить, что данные вопросы слабо исследованы в нашей республике и в других странах СНГ.

Настоящая работа рассматривает вопросы разработки достаточно строгой расчетной модели сборных и сборно-монолитных горизонтальных дисков перекрытий при увеличенных расстояниях между диафрагмами жесткости связевых каркасов.

Связь темы с научнымии программами. 'Диссертационная работа выполнялась в соответствии с научно-технической программой (а.22, "Исследование работы диска перекрытия с целью увеличения расстояния между вертикальными диафрагмами жесткости") на создание и освоение достижений научно-технического прогресса в Министерстве строительства БССР, утверждённой в 1989 году, и республиканской целевой научно-технической программой 55.02 РЦ.

Цель и задачи исследования состоят в разработке методики расчёта дисков перекрытий на горизонтальные нагрузки с учётом по-

-2- •

датливости связей, проведении экспериментального и теоретического исследования напряжённо-деформированного состояния натурного фрагмента из ребристых шшт и разработке рекомендаций по расчёту и конструированию дисков перекрытий при увеличенных расстояниях между вертикальными элементами жесткости зданий.

Объект и предмет исследования. . Рассматриваются сборные и сборно-монолитные горизонтальные диски перекрытий каркасно-па-нельных зданий.

Методика проведения исследования.

Экспериментальные исследования выполнены в лабораторных условиях по специально разработанной методике. Численный эксперимент проведен пб программному комплексу ППП "Лира".

Научная новизна и значимость полученных результатов.

Научную новизну диссертации составляют:

- методика расчёта усилий' в сборных элементах дисков перекрытий при их работе на горизонтальные нагрузки с учётом податливости связей на основе рамно-стержневой модели при увеличенных расстояниях между вертикальными элементами жёсткости;

- методика расчёта податливости Связей между элементами диска перекрытия;

- результаты численного исследования на ЭВМ распределения усилий и деформаций в сборных элементах фрагмента диска перекрытия из

• ребристых плит;

- результаты экспериментального исследования напряженно-деформированного состояния фрагмента диска перекрытия размером 6*18 м по серии 1.020-1 из ребристых плит;

- рекомендации по расчёту и конструированию сборных дисков перекрытий при увеличенных расстояниях между вертикальными элементами жесткости вданий.

Основные теоретические предложения работы -беспечивают дальнейшее развитие методов расчета горизонтальных дисков перекрытий и позволяют решить актуальную научную проблему по созданию нов! типов вданий с увеличенными расстояниями между вертикальными элементами жесткости.

Практическая значимооть полученных результатов.

Разработан инженерный метод расчета на ЭВМ дисков перекрытий из ребристых плит на горизонтальные нагрузки при увеличенных расстояниях между вертикальными эле. тами жесткости вданий, учи-

тывахвдий конструктивные особенности стыков элементов перекрытия между собой и позволяющий определять усилия в отдельных элементах с учетом их реальной работы в составе диска.

Результаты проведенных Экспериментально-теоретических исследований использованы институтом АО "Белпромпроект"•при разработке экспериментальных серий Э-89037 и Э-95016, типовой серии 1.420.1-29, проектной документации 4 объектов, вне,., энных в производство.

Методика расчёта, предлагаемая в диссертационной работе, рекомендуется для проектных и научно-исследовательских организаций для расчетов сборных и сборно-монолитных дисков перекрытий щ увеличенных расстояние.. между вертикальными элементами жёсткости.

Основные положения диссертации, выносимые на ващиту.

Автор защищает:

- методику расчёта сборных и сборно-монолитных дисков перекрытий на горизонтальные нагрузки с учётом податливости связей между элементами перекрытия, более простую в сравнении с существующими точными методами и позволявшую определять усилия в отдельны;: элементах с учетом их реальной работы в составе диска;

- результаты численного и экспериментального исследования напряжённо-деформированного состояния фрагмента диска перекрытия иэ ребристых плит, подтверждающие, несмотря на принятую нелинейное модель рас.ты растворных швов, что диск перекрытия ь целом работает упруго вплоть до разрушения;

- предложения по расчёту и конструированию сборных дисков перекрытий т ребристых плит при увеличенных расстояниях между вертикальными элементами жесткости еданий.

Личный вклад соискателя.

Лично автором были проведены экспериментальные и теоретические исследования .напряжённо-деформированного состояния фрагмента диска перекрытия из ребристых плит, разработана методика расчёта сборных дисков перекрытий на горизонтальные нагруэки с учётом по-дагливости связей между элементами перекрытия, разработаны рекомендации по расчёту и конструированию сборных дисков перекрытий при увеличенных расстояниях между вертикальными элементами жесткости зданий.

Апробация результатов диссертации.

Основные' материалы диссертации докладывались и сбсуждапись на международных конференциях по проблемам строительных конструк-

ций (Сумы-1994 г., Вильнюс-1997 г.) и научно-технических конференциях профессорско-преподавательского состава Белорусской государственной политехнической академии (1991-1997 г. г.). .

Опубликованность результатов.

По теме диссертации имеется 4 научные публикации (общее количество страниц - 4&).

Структура и объём диссертации.

Диссертация состоит ив общей характеристики работы, 4 глав, заключения, списка использованных источников из 109 наименов'аний и 2 приложений. Работа выполнена на 127 стр., включающих 72 стр. машинописного текста, 64 рисунка и 10 таблиц.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

В общей характеристике работы обоснована актуальность, цель и методика проведения исследования, научная новизна и практическая ценность диссертации.

Первая глава посвящена анализу состояния вопроса.Рассмотрены особенности работы сборных дисков перекрытий связевых каркасов в своей плоскости, факторы, влияющие на их прочность и деформатив-ность. Приведен анализ существующих расчётных моделей дисков перекрытий и покрытий, их достоинств и недостатков.

Исследованиями и разработкой конструкций сборных дисков перекрытий и покрытий и методов ßx расчета занимались Акуленка М.М., Аяявдин П.В., Байков В.Н., Баканов Б.М., Бартенев Н<В., Буданов

B.И., Васильков B.C., Володин Н.М., Гуревич Я.И., Десятник E.H., Додонов М.И., Дроздов П.Ф., Дыховичный Ю.А., Каландарбеков И.К,, Клевцов В.А., Кодыш Э.Н., Кондратьев В.А., Конобеева Л.В., Крас-нощёков Ю.В., Кутовой А.Ф. ; Мартынов Ю.С., Меламед Э.Ш., Мордич А.И., Паныпин Л.Л., Пастушков Т.П.-, Пецольд ".М., Поляков C.B., Саунин В.И., Сеитов В.М., Семко Ю.Н. , Семченков A.C., Смирнов

C.В., Стругацкий Ю.М., Сунгатулин Я.Г., Темикеев K.M., Третьяк з Б.И., Фролов А.К., Фролов П.Г., Ханджи В.В. и др.

' Установлено, что жёсткость диска перекрытия в своей плоскости обусловлена главным образом следующими факторами:

- жёсткостью сборных плит на ивгиб и сдвиг в своей плоскости;

- жёсткостью металлических связей в торцах плит;

- жёсткостью (или качеством вамоно гчнвания) растворных швов в торцах плит! - *

-Б- жёсткостью продольных швов;

- силами трения концов плит перекрытия по площадкам опирания;

- силами трения от горизонтальных распоров, вызванных изгибом плит вертикальной нагрузкой;

- силами трения от диагональных распоров в плитах, вызванных пе-реиисом ячеек диска перекрытия;

- наличием монолиткой подготовки по настилу ив

Проведенные ранее исследования дисков перекрытий показали, что их общая деформативность и прочность определяется, в основном, податливостью связей между отдельными сборными элементами, при этом сами элементы могут рассматриваться как недеформируемыс Это обстоятельство, характерное для сборных железобетонных конструкций вообще, позволяет моделировать сборные диски перекрытий набором жёстких в своей плоскости элементов, разделённых между собой швали, в которых сосредотачиваются деформации связей,

В настоящее время для оценки несущей способности дисков перекрытий при работе в своей плоскости расчёт производится для некоторой условной конструкции или для модели, лить приближённо отображающей реальную конструкцию дисков перекрытий. Используются упрощённые модели многополосной составной балки, фермы , модели на основе метода сосредоточенных деформаций и др. В алгоритмах статического расчета многоэтажных зданий используется интегральная жёсхйостъ перекры.ий, определяемая экспериментальным путем.

Общим недостатком существующих расчётных моделей является рассмотрение работы дисков только на действие горизонтальных наг -рувок без учёта одновременного действия вертикального пригрува. При совместном действии .горизонтальных и вертикальных нагруеок элементы перекрытия работают не только на сжатие или растяжение, но к на изгиб, сдвиг, кручение. '

Наиболее строгим и точным представляется такой метод расчёта дисков перекрытий, в котором расчётная схема принимается без искажения реальной конструкции и характеризует работу всех элементов перекрытия в результате их сложного взаимодействия.

Вторая глава посвящена методике расчёта сборных дисков перекрытий из ребристых плит на горизонтальные нагрузки при увеличенных расстояниях между вертикальными элементами жёсткости.

Строгая расчётная модель диска перекрытия весьма слопаа. Связи между Конструктивными- элементами являются распределённом*! по длине контура элементов, их жесгкостные характеристики завися

от усилий, работа связей носит явно выраженный нелинейный характер вследствие не только физической нелинейности материалов, но и в результате существенного влияния сил трения. Фрагмент строгой расчётной схемы диска перекрытия показан на рис.1. Колонны, ригели, продольные и поперечные рёбра плит моделируются конечными элементами в виде пространственных стержней общего вида, полка плит (или сами плиты в случае пустотного настила) - четырёхугольными конечными элементами оболочки. Соединения между конструктивными элементами заменяются связями конечной жёсткости.

При такой строгой расчётной схеме достигается моделирование диска перекрытия практически без искажения реальной его конструкции. Однако применение конечных элементов в виде пластин или оболочек для расчёта дисков перекрытий при увеличенных расстояниях между вертикальными элементами жёсткости сопряжено с чрезмерными временными ватратами на составление расчётных схем, а при больших размерах дисков - со значительным временем счёта.

Предлагаемая более упрощённая рамно-стержневая модель (РСМ) диска перекрытия иэ ребристых плит (рис.2) с заменой плит и ригелей стержневыми конечными элементами требует введения между узлами конечных элементов податливых сосредоточенных связей, сопротивляющихся деформациям соответственно от действия сдвигающих сил, продольных сил (сжатие-растяжение) и деформациям поворота от действия изгибающего момента.

Особенностью РСМ является то, что в ней деформации от нормальных и сдвигающих напряжений сосредотачиваются в швах между конечными элементами. При расчёте в нелинейной постановке можно непосредственно использовать вависимости между напряжениями и деформациями, полученными при испытании образцов на осевые воздействия и на чистый сдвиг, и вычислить на их основе обобщённые податливости швов, для которых эадаются приведенные жесткости шва при его равномернрм сжатии-растяжении, сдвиге и повороте.

Введение приведенных жесткостей швов позволяет наряду с физической нелинейностью работы швов учесть и конструктивную нелинейность, т.е. односторонний характер работы связей в швах.

На рис.3 и рис.4 приведен пример перехода от фрагмента узла сопряжения ребристой плиты перекрытия с ригелем к расчётной схеме узла по методу конечных элементов.

При переходе к расчётной схеь дчека перекрытия в виде РСМ были приняты следующие предпосылки:

1 ~ ригели, 2 - колонны, 3 - продольные ребро плит, 4 - поперечные ребро плит, 5 - полки плит, 6 - связи конечной жесткости.

Рис.2 ^рогмент расчетной схемы диска!

1 - плита перекрытия)

2 - ригель;

3 - связь кснёчной жесткости)

4 - жесткие консоли.

■ - сборные железобетонные плиты при деформировании диска перекрытия в своей плоскости рассматриваются как абсолютно жёсткие пластины;

- деформация диска перекрытия в своей плоскости определяется величинами взаимных смещений жёстких пластин за счёт деформирования материала швов;

- вамоноличенные швы между плитами, а также плитами и ригелями, могут воспринимать только нормальные сжимающие и касательные напряжения.

Как видно из рис.4 направления усилий, возникающих в связях между элементами диска перекрытия, для.сварных соединений и шпоночных при работе на сдвиг имеют конкретную координатную привязку. Это относится к связям 1,3,'1. Для связей 2,5, моделирующих работу растворного шва замоноличивания на сжатие, точка приложения равнодействующей сжатой воны будет постоянно меняться в зависимости от величины усилия, высоты сжатой 80ны и податливости стыкового соединения.

На рис.6 показано распределение внутренних усилий в плите перекрытия при взаимном смещении торцов плиты. Чтобы определить усилие обжатия торцоь плиты необходимо знать длину сжатой боны й и максимальное напряжение обжатия бщах. Распределение напряжений по длине сжатой зоны можно принять по параболическому закону.

Длина участка на торце сборной плиты, к которому приложены напряжения сжатия, определяется ив выражения:

N

й---- , (1)

« * бщах * 11

где - равнодействующее усилие-в растворном шве; - усилие в связи конечной жёсткости; о> - коэффициент полноты эпюры напряжений в шве, изменяется от 0.5 при напряжениях сжатия 0 < бщах < 0.3*/? до 0.66 при бщах > 0.3*/? (где - призменная прочног-ь раствора); 11 - толщина плиты перекрытия.

Максимальное напряжение сжатия определяется из выражения:

Л1

бщах - V А Еь. О *- . (2)

йщв

1-ригель j

2-плита перекрытая ребристой»

3-Срарка;

4-РрстврРныи uoa.;

Рис,3. ¿зел опирония плиты но перекрытие,

N82 №2,3,5

NiL MB г

ЛА

N*»l,4,1

II

\ N«8,3.5

Рис.4. Расчетная схема ээла описания плиты перекрытия на ригель,

№l - сварка « сдвиг j • №2,5 - ростворныи иов' сжатие) N'3 - сварка| ростяхение (cxutme)j №4 - ростворныя uobi сдвиг.

b пл\ N

Рис. 5". Роспределение внутренних усилий в плите пои перекосе.

где V - коэффициент упругости, характеризующий упругопластические свойства материала ива; Еь.о ~ начальный модуль деформации раствора замоноличивания; - абсолютные деформации раствора в шве; Дат - толщина шва. .

Абсолютные деформации раствора в шве определяются по формуле:

>1 * X

Д1 - - . (3)

а * ь

где Р1 - усилие в связи конечной жёсткости; X - податливость свя-8И при сжатии.

В формуле 3 фигурирует высота сжатой зоны <1, задаваемая на предыдущем шаге расчёта, поэтому точное определение длины сжатого участка на торце плиты, а' следовательно и плеча г между равнодействующими усилий N , можно сделать в процессе последовательных приближений с ваданной степенью точности. Анализируя формулы 1...3 можно записать:

• Лив

<11+1 - —г- • <*)

«1 • V • Еь,о;- М

При соединении элементов диска перекрытия системой связей различаются случаи их последовательного, параллельного и смешанного расположения. В смешанном случае выделяются группы однородно расположенных связей и систему приводят к случаю последовательного или параллельного расположения связей. Для определений коэффициента податливости соединения, имеющего сосредоточенные и распределенные связи, последние заменяется эквивалентными по жесткости, сосредоточенными. •

Для правильной оценки податливости дискретных или континуальных свявей необходимы учёт их конструктивных особенностей, упругих свойств материала, характера и направления прикладываемого усилия. В упругой стадии работы связей возникающие в них сосредоточенные или распределенные усилия пропорциональны соответствующим деформациям. В общем случае взаимосвязь между1;усилиями (напряжениями) и вызываемыми ими перемещениями нелинейна. Для упрощения расчёта нелинейная зависимость зменяется полилинейной, состоящей из нескольких участков, на каждом ив которых зависимость

гжду напряжениями и деформациями линейна, а коэффициент податли-зсти постоянен.

На торцах плит перекрытий и по площадкам их опирания при иа-1бно-сдвиговых деформациях диска в своей плоскости возникают сн-4 трения. Одна из особенностей сил трения состоит в том, что они отличие от упругих сил достига г максимального значения практики без перемещений. Это силы трения скольжения в состоянии по-)я. учёт которых вносит существенный эффект в повышение жёсткос-1 диска перекрытия, особенно при небольших силах, действующих на >го. При наличии смещения плит вдоль ригеля вместо коэффициента >ения покоя необходимо использовать коэффициент трени- скольже-м, определяемый по формуле

бое*

Ггр - 0.8 - 2.6 *- , (5)

бо

№ б0бж - напряжение обжатия на трущихся поверхностях, Мпа; бо -хзтоянная, принимаемая равной 100 Мпа.

Учёт работы сил трения осуществляется путём введения в рас-Яную схему диска перекрыт/я на каждом этапе расчёта внешних :илий (моментов, продольных и поперечных сил), моделирующих ралу сил трения и препятствующих взаимному перемещению элементов гска относительно друг друга.

Укладка по плитам перекрытия слоя армированього монолитного >тона увеличивает жёсткость диска в его плоскости, тем самым леньшая' его общие деформации и снижая усилия в наиболее нагру-;нных элементах диска.

Учёт бетонной подготовки в расчётной схеме осуществляется гтём'увеличения продольных и ивгибных жес^костей элементов диска уменьшения податливости всех типов связей за сч< - введения до->лнительных фиктивных и>ов вдоль плиг перекрытия.

В статически неопределимых системах какими являются диски ;рекрытий и у которых распределение усилий обуславливается :а-иктером изменения жёсткости связей между элементами, помимо про-!сса внутренних итераций, требуемого для уточнения этих лесткос-¡й, необходим сочетающийся с ним процесс внешних итераций, уточ-ющий по данным жесткостям ( ш&гливостям) закон распределения зилий.

Сочетание процессов внутренних и внешних итераций в решении

вадачи о напряжённом и деформированном состоянии диска перекрыт) с помощью метода последовательных приближений заключается в суп дующем:

1) в обычной упругой постановке решается статически неопредел] мая система и определяются усил><я в связях конечной жёсткос' (нулевое приближение);

Z, назначаются сваей, в которых по данным об усилиях с помопв внутреннего процесса итераций уточняются расчётные податливости точки приложения равнодействующих усилий в сжатых зонах на торц; плит; ■

3) п- новому распределению податливостей повторяется статичесю расчёт диска перекрытия, чем уточняются усилия в связях (перв< приближение);

4) по усилиям первого приближения вновь уточняются расчётные ш датливости и' точки приложения равнодейстпующих-усилий сжатых 8< плит т.д. до стабильной сходимости с заданной степенью точно«

ти;

5) после выполнения расчёта определяются внутренние усилия элементах и деформации диска и проверяется несущая способное конструктивных элементов наиболее нагруженных ячеек с учётом coi местного действия вертикальных и горизонтальных нагрузок, а тагс сравниваются прогибы диска в своей плоскости с предельно допуст! мыми. .

Предлагазмая расчётная : дель дисков перекрытий или покрыт! позволяет с достаточной степенью достоверности оценить качества hoe и количественное влияние отдельных конструктивных элементе на напряжённо-деформированное состояние диска, а также даёт bo¡ можность определить несущую способность элементов и уалов в на! более нагруженных ячейках диска (примыкающих к диафрагмам жес кости, расположенных в середине пролёта диска или на его консол! в местах лестничных или лифтовые проемов и т.п.). -

В третьей главе приведены результаты натурных испытаний и те« ретического расчёта опытного фрагмента диска перекрытия, провед< анализ экспериментальных и теоретических исследований, выполне] их сопоставление.

Опытная конструкция дк ка перекрытия представляла собой к; турнай фрагмент размером 18 х 6 м, состоящий из трёх ячеек пере» рытия 6x6 м. В состав опытного фрагмента входили 8 отрезков к« лонн сплошного сечения 400 х 400 мм высотой 1350 мм, 4 риге;

щрсвого сечения с полкой в растянутой зоне, настил из ненапря-гннных сборных железобетонных ребристых плит (15 шт.) по серии 042-1 вып.1. Все сопряжения сборных железобетонных элементов шолнены в соответствии с выпуском 6 серии 1.080-1/83.

Испытания проводились на действие горизонтальной нагрузки, а жже на совместное действие гор! юнтальнсй и вертикальной нагру->к. Две крайние колонны, моделирующие связевые устои, опирались 1 горизонтальные опоры, установленные в соответствии с принятой ючетной схемой.

Горизонтальная нагрузка прикладывалась при помощи гидродомк-1ТОВ на средние подвижные опоры. Вертикальная нагрузкг создавать при помощи штучных грузов. В качестве испытательной нагрузки ¡пользовались бетонные фундаментные блоки массой 340...380 кг.

С цель» выявления качественного и количественного влияния ■дельных конструктивных элементов на напряжённо-деформированное стояние диска перекрытия программой испытания били предусмотре-I его исследования на различных этапах при следующих схемах: схема 1 - на ригели укладывались распорные плиты, производилась арка закладных деталей в углах плит и ригелей. Испытания провозись на действие горизонтальной нагрузки; °хема 2 - укладывались на ригели средние плиты* производилась арка закладных деталей в углах плит и ригелей, испытания прово-лись на действие горизонтальной нагрузки;

схема 3 - укладывались на ригели рядовые плиты без приварки к

гелям, испытания проводились на совместное действие вертикаль-

й (на рядовые плиты) и горизонтальной нагрузки;

схема 4 - проводились испытания на действие вертикальной наг-

зки;

схема б - проводилось замоноличивание поперечных швов между рцами плит и ригелями, испытания проводились на эризонтальные грузки и на совместное действие вертикальных и горизонтальных грузок;

схема 6 - проводилось замоноличивание продольных межпли'. ых эв, испытания проводились на горизонтальные, вертикальные наг-зки и на совместное действие вертикальных и горизонтальных наг-зок;

:хема 7 - по верху плит уклг .ывалгя монолитный слой толщиной 30 из бетона класса В20 на мелком щебне с армированием арматурной гкой из проволочной арматуры, испытания проводились в тех же

вариантах, что и в схеме б.

Теоретический расчёт фрагмента диска перекрытия выполнен м< тодом конечных элементов по программе "Лира".

Испытания фрагмента перекрытия по схеме 1 показали, что хо' опытное значение горизонтальны-- перемещений (1.54 мм при F=10 к1 несколько больше теоретических (1.49 мм) расчётная модель пр. вильно оценивает работу контурных элементов и общий характер д> формирования перекрытия в данной стадии.

Испытания диска перекрытия с укладкой средних рядовых плит приваркой их к ригелям в четырёх углах (схема 2) показали , ч знач. ;ия горизонтальных перемещений уменьшились (1.06 мм при F-кН) по сравнению со схемой 1 в 1.46 раза, но были выше теорет ческих (0.911 мм). Как покрал анализ расхождение теоретических опытных данных объясняется большей податливостью, чем принято расчёте, сварных соединений опытного фрагмента.»

йосле укладки остальных рядовых плит без приварки к ригел были проведены испытания фрагмента на горизонтальную нагрузку п действии вертикальных равномерно-распределённых нагрузок на не риваренные рядовые плиты q=5.2 кН/м2 (схема 8). Максимальн опытные значения горизонтальных перемещений составили 0.64 мм были близки к теоретическим (0.622 мм) при действии соотвегству щей горизонтальной испытательной нагрузки F«10 кН.

Загружение дополнительной вертикальной нагрузкой фрагмен перекрытия приводит к сукес^енной разнице в значениях горизс "альных перемещений. Схемы. 2, 3 и 4 отличаются друг от дру только разной величиной вертикального пригруза ригелей (собстве ный вес дополнительно уложенных рядовых плит и равное количеса плит перекрытия, к которым приложена вертикальная полосовая не рузка q»5.£ кН/мг). При одной и той же горизонтальной силе F-1C значения горизонтальных перемещений по оси 2 равны для схем 2, и 4 соответственно 1.06, 0.64 и 0.48 мм. Теоретическое значе! перемещения фрагмента по схеме 4 составило 0,467. мм, что в 1. раза меньше, чем по схеме 3. Это объясняется включением в рабоч сил трения, которые не учитываются в упрощённых расчётных мог лях (в том числе и в ферменной модели), принятых для расчёта i ри8онтальных дисков перекрытий в настоящее время.

Замоноличивание швов мевду торцами плит и ригелями приво) к .повышению жёсткости диска (схема Б). Максимальные значения i ризонтальных перемещений фрагмента диска перекрытия с замоно.

*иными поперечными ивами составляет 0,199 мм ,что в 2.41 раза оке,чем для диска без вамоголичивалия поперечных швов.

Заполнение мекплитных ' продольных швов в диске перекрытия из >бристых плит приводит лишь к небольшому снижению горизонтальных гремещений. При действии горизонтальной силы Р=10 кН значение гих перемещений составляет 0.16Р мм, что только на 17.IX ниже, ;м для диска перекрытия без заполнения продольных швов.

Увеличение жёсткости фрагмента перекрытия в Б раз произошло >и испытании -после укладки по верху плит слоя монолитного бетона ¡асса В20 толщиной 30 мм, армированного сеткой из проволочной >матуры. Горизонтальное пеоемещение фрагмента составило 0.33 мм.

Существенный интерес представляют и усилия, действующие на )ловые сопряжения, в частности, расположенные в растянутой зоне, шример, на наиболее нагруженное узловое- соединение связевой шты крайней ячейки действуют растягивающие усилия, равные:

N^13.35 кН - схема 1 при Р-10 кН;

Иь=9.2 кН - схема В при И-Ю кН;

N1-4.7 кН - схема 4 при Р-10 кН;

• N1=4.35 кН - схема 5 при Р»10 кН;

N1-4.03 кН - схема б при Р=10 кН;

N1=1.09 кН - схема 7 при Р-10 кН.

Как видно из представленных данных растягивающее усилие на >ловом соединении при полностью замоноличенном перекрытии (схема меньше в 3.31 раза, чем во фрагменте только с контурными зле-¡нтами (схема 1) ив 1.17 раза - чем во фрагменте без замоноли-шания швов (схема 4).

Таким образом, подтверждается необходимость плотного запол-шия швов между сборными элементами перекрытия, при этом решаю-то роль играют швы между торцами плит и ригелями.

В четвёртой главе изложены рекомендации по проектированию юков перекрытий при увеличенных расстояниях между вертикальными юментами жёсткости, указания по проверь несущей способности шструктивных элементов диска и узлов сопряжения конструк 'й, )иведены примеры расчёта диска перекрытия по предложенной методе, технико-экономическое сопоставление сравниваемых вариантов.

-16-ЭАКЛЮЧЕНИЕ

На основании проведенных исследований можно сделать следук щие выводы:

1. С целью расширения i '.ъемно-планировочных возмогшосте сг"чевых каркасов Бданий расстояния мевду вертикальными элементг ми жесткости могут быть увеличены, для чего необходимо обеспечит восприятие дисками перекрытий соответствующих вертикальных и гс ризонтальных нагрузок ti].

2. Введение в расчетную схему дисков перекрытий иктегральщ пода; .лвостей позволило предложить для их пространственного рас чета более простую в сравнении с существующими точными моделяк рамно-стерлневую модель (РСЧ) Г2].

3. Анализ результатов расчёта фрагмента и опытных данш позволил выявить ряд закономерностей работы сборных дисков nepef рытик из ребристых плит Í33:

- введение в пространственную систему средних плит перекрытия приварка их углоь к ригелям уменьшает общие горизонтальнее т ремещения диска в 1.45 раза;

- установка рядовых плит на ригеля бее приварки с пригрузом i вертикальной нагрузкой приводит к уменьшению горизонталью перемещений диска при действии горизонтальной нагрузки;

- еамоноличивание шьов между торцами шшт и ригелями снижает гс риеонташьные перемещения ¿ 8.4 pasa и играет решавшую роль пространственной работе системы;

- замоноличивание нэжшгатных ивов не оказывает столь существе! ного влияния ( горизонтальные Перемещения снижаются только i 17. Ш ;

- введение в пространственную работу армированного сетками слс монолитного бетона толщиной 30 мм, уложенного поверх плит пе рекрытия, увеличило жесткость фрагмента в 5 раз*".

4. Расчет фрагмента диска перекрытия, выполненный по предлс женной,рамно-стержневой модели и ферменной аналогии, указывает t недооценку ферменной моделью жесткости и несущей способное: фрагмента соответственно на 44?. и 83%. Нелинейная модель paCoi растворных швов не оказывает существенного влияния на упругую рг боту диска перекрытия в целом вплоть до разрушения, имеющег гиг тгический характер Ш.

5. Для расчета дисков перекрытий рекомендуется ислользоваз схему с зачонолячерными швами между торцами плит и ригелями, счи

-17в в ал ас прочности отсутствие заполнения межплитных продольных в, при этом при увеличенных расстояниях мощу вертикальными лентами жесткости необходимо обеспечить надежное соединение гурных растянутых элементов диска (ригелей и плит-распорок)

0. Для конкретного здания зьтолнено технико-вкокомическое оставление вариантов размещения вертикальных диафрагм жесткос-ю серии 1.020-1 и при увеличенных расстояниях между ними с jeTOM дисков перекрытий по предлагаемой методике. Достигнута гамкя расхода стали на элементы каркаса 6.5 т (28%). Результа-проведенных экспериментально-теоретических исследс гний незваны при разработке рабочей документации 4-х строящихся жтов и 3-х утвержденных серий СЗ, 4).

СПИСОК ОПУБЛИКОВАННЫХ РАБОТ

1. Пастушков Г.II., Дубатовка И.П, Исследование работы дис-перекрктий на горизонтальные нагрузки // Совершенствование

жтелйных материалов, технологий и методов расчёта конструкций >вых экономических условиях: Tee. докл. междунар. конф. / Под Л.II. Фоминых.- Сумы, 1994.- С. 24.0-241.

2. Пастушков Г.П., Дубатовка И.П, 0 выборе расчётной модели »в перекрытий // Перспективы развития новых технологий в »ительстве и подготовке инженерных кадров Республики Вела. (сб. науч. тр.) / Под ред. Т.М. Пецольда.- Мн-. БГПА, 1996,63.

3. Шифр э-89037. Исследование работы диска перекрытия с ю увеличения расстояния между вертикальными диафрагмами жёст-и.' Вып.О, выи.0-1 / Пастушков Г.П., о-ирнов С.Г., Дубатовка

и др.- Мн.: Белпром^ооект, 1991.- Вып.О -13 с. iun 0-1 -26 с.

4. G.Pastushkov, i.Dubatovka. Anallsys of precast floor s subjected horizontal loads on basis f frame-rod model (Pa, сборных дисков перекрытий на горизонтальные нагрузки на

раыно-стержневой модели) // 4-th international conference: RN BUILDING MATERIALS. STRUCTURES AND TECHNIQUES.- Vilnius: nica, 19S7, vol.III.- P. 16-21.

-18-РЕЗКМЕ

Дубатовка Игорь Петрович

РАБОТА ДИСКОВ ПЕРЕКРЫТИЙ НА ГОРИЗОНТАЛЬНЫЕ НАГРУЗКИ ПРИ УВЕЛИЧЕННЫХ РАССТОЯНИЯХ "ЕЗДУ ДИАФРАГМАМИ ЖЕСТКОСТИ

Ключевые слова: свявевый каркас, диски перекрытий, методика ра чета, связи, интегральные податливости, испыт. ния фрагмента, численный эксперимент, сопоста лекие результатов.

С целью расширения объемно-планировочных возможностей связ вых каркасов вданий расстояния между вертикальными элемента жесткости могут быть увеличены,для чего необходимо обеспечи восприятие дисками перекрытий соответствующих вертикальных и г риэоь/альных натрувок.1 Введение в расчетную схему дисков перекр тий интегральных под&тливостей позволило предложить для их прос ранственкого расчета более простую в сравнении с существуют? точными моделями рамно-стержневую модель (РСМ).

Проведены экспериментально-теоретические исследования рабе натурного фрагмента перекрытия из ребристых плит с размерг 6*18 м, состоящего из трёх ячеек 6*6 м на различных стадиях.

Выполнено аналитическое исследование опытного фрагмента д! ка перекрытия с Целью впадения качественного и количественна пияния отдельных конструктивных элементов на напряжённо-дефор! рованное состояние диска.

Изложены рекомендации по проектированию дисков перекрыт! указания по проверке несущей способности конструктивных злемен1 диска и узлов сопряжения Конструкций, приведены примеры расчёт.

- -

■ РЭЭШЭ

Дубатоука 1гар Пятров1ч РАБОТА ДЫСКАУ ПЕРАКРЫЦЦЯУ НА ГАРЫЭАНТАЛЬНЫЯ НАГРУЗК1 ПРЫ ПАВЯЛ1ЧАНЫХ АДЛЕГЛАСЦЯХ ПАМ1Ж ДЬШРАГМАШ Ж0РСТКАСЦ1 .

очавыя словы: сувязны каркас, диск! перакрыццяу. сувяз1, методика раэл1ку, 1нтегральнь:е падатл!васц1, выпра-баванн! фрагмента, л!кавы эксперимент, супастау-ленне рззультатау.

3 цзллю пашрзння аб'емна-план1ровачннх мэгчымасцей сувявных зкасау будынкау адлегласц! пам!ж вертикальным! элементам! жорс-асц! могуць быць павял!чаны, для чаго неабходна эабяспечыць усп-,шне дыскам1 перакрыццяу адпаведных вертикальных и гарызан-шных нагр/зак. Увядзенне у ра8л!ковую схему дыскау перакрыццяу гэгральных падатл1васцей дазвол1ла прапанаваць для 1х разл1ку тъш простую у параунанн1 з !снуючым1 дакладным1 мадэлям! рам-•стрыжнявую мадэль.

Праведзены эксперыментальна-тэарэтычяыя даследаванн1 работы ■урнага фрагмента перакрыцця 8 робрыстых пл1т памерам 6 х 13 м, ¡адзенага з трох ячэяк в х 6 м на ровных стедыях.

Зроблена анал1тычнае даследэванне вопытнага фрагмента дыска 1акрыцця э цэллю выяулення якаснага л кодькаснага уплыву асоб-: канструктыуных элементау на напружана-дэфармаваны стан дыска.

Выкладэены рэкамендаиы! па праектавашю дыскау перакрыццяу. лани! па разл1:су нясучай вдольнасц! канструктыуных элементау ка 1 узлоу спалучэння канструкцый, прыведвены прыклады ра?лЬ

-20-

SUMMARY

Igor Petrovich Dubatovka IOB DISCS OPERATION ON HORIZONTAL LOADS AT INCREASED DISTANCES BETWEEN STIFFENING DIAPHRACK3

.»ey words: tie framework, lap discs, design, procedure, ties Integral compliances, fragment tests, numerika experiment, comparison of results.

'o expand volume-layout potentialities of buildings tie f meworks the distances between vertical stiffening elements can Increased. In this case th° lap discs must take up the coiresp ding vertical and horizontal loads. Introduction of integ compliances to the lap discs design scheme made it possible prop je more simple, as compared with existing precise models frame- bar model for their space design.

Experiment and theoretic operation investigation have b carried out of a full-scaled lap fragment made of rib plates v, dimensions 6 * 18 m, consisting of three 6 * 18 m cells at dlf rent stages.

Analytic investigation of the test lap disc fragment 1 been executed to reveal qualitative and quantitative influence separate structure elements jn the stress- deformed state of disc.

Recomendatlons for lap discs designing arid instructions testing the carrying capacity of the disc aid integration ui structure elements are given. Sone design examples are listed,