автореферат диссертации по транспорту, 05.22.19, диссертация на тему:Реконструкция и восстановление объектов инфраструктуры морских и речных портов с использованием сталежелезобетонных перекрытий

На правах рукописи

РУМЯНЦЕВА Ирина Алексеевна

'¿сгм

РЕКОНСТРУКЦИЯ И ВОССТАНОВЛЕНИЕ ОБЪЕКТОВ ИНФРАСТРУКТУРЫ МОРСКИХ И РЕЧНЫХ ПОРТОВ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ СТАЛЕЖЕЛЕЗОБЕТОННЫХ ПЕРЕКРЫТИИ

Специальность 05.22.19 - Эксплуатация водного транспорта, судовождение

Автореферат диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук

5 ДЕК 2013

Москва-2013 г.

005542914

005542914

Работа выполнена в Федеральном бюджетном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Московской государственной академии водного транспорта» ФБОУ ВПО «МГАВТ»

Научный консультант Литвиненко Геннадий Иванович- доктор

технических наук, ООО «Мортранспроект», генеральный директор

Румянцев Игорь Семенович -

Официальные оппоненты: дшаор технических паук, профессор,

ФГОУ ВПО «Московский государственный университет природообустройства», заведующий кафедрой гидротехнических сооружений

Кривошей Владимир Александрович -

доктор технических наук, Некоммерческое партнерство Научно-технический центр водохозяйственной безопасности «Вода и люди XXI век» (НП «ВИЛ С ХХЗ>^, президент

Белый Григорий Иванович -доктор технических наук, ГОУ ВПО «Санкт-Петербургский государственный архитектурно-строительный университет», профессор кафедры «Металлические конструкции и испытание сооружений»

ОАО «Дальневосточный научно-Ведущая организация : исследовательский, проектно-изыскательский

и конструкторско-технологический институт морского флота» (ОАО «ДНИИМФ»)

Защита состоится «18» декабря 2013 г. в 15 час. 00 мин, на заседании диссертационного совета Д223.006.01 при Московской Государственной академии водного транспорта по адресу: 117105 г. Москва, Новоданиловская набережная, дом 2, корпус 1, аудитория 336.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ФБОУ МГАВТ и на сайте МГАВТ: WWW.msawt.ru. сайге ВАК http://vak.ed.gov.ru/ru.

Автореферат разослан « 2013г.

Учёный секретарь диссертационного совета кандидат технических наук

Зф

В.А.Зябров

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность проблемы. В настоящее время в Российской Федерации ведутся масштабные работы по реконструкции и восстановлению объектов инфраструктуры морских и речных портов: замена ростверков причальных пирсов и набережных, реконструкция или восстановление перекрытий портовых складов, технологических зданий и галерей (морские порты: Петропавловск-Камчатский, Новороссийск, Сочи, Туапсе, Новороссийск, Мурманск, Санкт-Петербург, Владивосток, Ванино, речные порты: Сызрань, Казань, Санкт-Петербург, Архангельск, порты Сибири, Амур-порт).

В связи с этим требуются эффективные, как в техническом, так и в экономическом аспекте, новые решения, позволяющие в условиях действующих предприятий, выполнять масштабные работы по реконструкции и восстановлению объектов портовой инфраструктуры.

Особую актуальность проблема приобретает в условиях:

- стесненных территорий и акваторий, ограничивающих строительную базу и препятствующих размещению достаточного количества машин и механизмов;

- незащищенных акваторий морских портов, в связи с ограничениями сроков проведения восстановительных работ по штормовым условиям.

Транспортная стратегия Российской Федерации на период до 2030 года регламентирует применение инновационных технологий и новых конструкций в строительстве, в том числе и при реконструкции, восстановлении и эксплуатации объектов портовой инфраструктуры. Сталежелезобетонные конструкции, часто используемые в гражданском и промышленном строительстве, как в России, так и за рубежом, для объектов инфраструктуры морских и речных портов являются инновационными. Широкое применение объясняется тем, что профилированные настилы могут работать как самостоятельная несущая конструкция на стадии бетонирования верхнего строения причальных сооружений свайного типа, перекрытия здания или сооружения в качестве несъемной опалубки и строительных подмостей, так и в качестве рабочей внешней арматуры совмест-

но с бетоном в монолитных железобетонных конструкциях (сталежелезобетон-ных перекрытиях) причальных эстакад, зданий и сооружений.

Достоинствами сталежелезобетонных конструкций являются небольшие строительные площадки, не требующие крупной механизации процесса возведения, работы выполняются в короткие сроки, имеют малую стоимость и трудоемкость, пожаробезопасных, так как не требуется деревянная опалубка при бетонировании. Конструкция позволяет без использования специальных устройств, прокладывать внутри гофров настила трубы для инженерных коммуникационных сетей, что удобно в случае их осмотра и ремонта. Поэтому при больших объемах работ, проводимых в портах России по реконструкции и восстановлению объектов инфраструктуры, применение сталежелезобетонных перекрытий, учитывая экономические и технические аспекты, является инновационным и актуальным.

Однако до настоящего времени при реконструкции и восстановлении объектов инфраструктуры морских и речных портов (портовые гидротехнические сооружения, инженерные коммуникации, склад, иные здания, строения, сооружения, расположенные на территории и (или) акватории), сталежелезобе-тонные перекрытия не нашли широкого применения.

Таким образом, возникло противоречие между наличием инновационной технологии и сложностями её применения при реконструкции и восстановлении инфраструктуры морских и речных портов по следующим основным причинам:

- отсутствием научно обоснованного и экспериментально отработанного научно-методического аппарата сопровождения работ по использованию сталежелезобетонных перекрытий при реконструкции и восстановлении объектов инфраструктуры морских и речных портов;

- отсутствием практического опыта применения сталежелезобетонных перекрытий на объектах водного транспорта;

- отсутствием данных по коррозионной стойкости сталежелезобетонных перекрытий при работе в водной среде (морской и речной).

В связи с этим, а также широкомасштабными объемами реконструкции и восстановления объектов инфраструктуры морских и речных портов, предусмотренными Транспортной стратегии Российской Федерации на период до 2030 года, разработка научно-методических основ применения сталежелезобе-тонных перекрытий при реконструкции и восстановлении объектов инфраструктуры морских и речных портов является актуальной научно-технической проблемой.

Соответствие специальности 05.22.19. В соответствии с паспортом специальности 05.22.19 «Эксплуатация водного транспорта, судовождение», работа соответствует:

- формуле специальности, т.к. ее содержанием является разработка научных проблем эффективного функционирования и развития водного транспорта (морского и речного);

- пункту 7 Объектов специальности: «Эксплуатация, ремонт и реконструкция основных фондов на водном транспорте»;

- пункту 12 Области исследований: «Эксплуатационная надежность и реконструкция портовых гидротехнических сооружений и перегрузочных комплексов».

В соответствии с пунктом 1 статьи 4 Федерального закона «О морских портах в Российской Федерации» (от 8 ноября 2007 г. N 261-ФЗ), объектами инфраструктуры морского порта являются: портовые гидротехнические сооружения, инженерные коммуникации, склады, иные здания, строения, сооружения, расположенные на территории и (или) акватории морского порта.

Объект исследования. Сталежелезобетонные перекрытия объектов портовой инфраструктуры с внешней несъемной арматурой из стальных профилированных настилов.

Предмет исследования. Комплекс взаимосвязанных вопросов работы сталежелезобетонных перекрытий, учитывающих особенности их применения в условиях морских и речных портов.

Цель работы. Разработка научно-методических основ применения ста-лежелезобетонных перекрытий со стальными профилированными настилами с рифлением в вше выштамповок различных рисунков, выполняемых на наклонных гранях (стенках), или гладких при реконструкции и восстановлении объектов инфраструктуры морских и речных портов.

Задачи исследования. В работе решается комплекс взаимосвязанных вопросов работы сталежелезобетонных перекрытий, учитывающих специфику и особенности. Так, на стадии бетонирования сталежелезобетонных перекрытий несущим элементом является профилированный настил, который работает как холодногнутый тонкостенный элемент, а на стадии эксплуатации (после набора проекгаой прочности бетоном) несущим является монолитная железобетонная плита, в которой настил работает совместно с бетоном как внешняя несущая рабочая арматура. Для применения данной конструкции в объектах инфраструктуры морских и речных портов, для которых свойственно большое разнообразие величин нагрузок, в работе исследуются марки профилированных настилов расширенного типа ряда, для которых необходимо восполнить и разработать отсутствующие данные по каждому этапу их работы. В связи с этими особенностями задачи исследования являются характерными для каждого этапа работы сталежелезобетонных перекрытий.

Для стадии бетонирования:

- изучение изменения приведенной ширины сжатых горизонтальных полок стальных профилированных настилов марок Н114-600, Н80А-674, Н75-750, Н60-845, Н57-750, НС44-1000, НС35-1000 толщиной 0,6 - 1,0 мм при закрити-ческой работе в зависимости от значения действующего напряжения;

- сопоставление полученных значений приведенной ширины сжатых горизонтальных полок со значениями, принятыми в нормативных документах для стальных профилированных настилов, разработанных для покрытий и ограждающих конструкций, равными 60 толщинам настила при действии нормативного сопротивления стали и при действии расчетного сопротивления стали - 40 толщинам настила;

б

- составление зависимостей моментов сопротивления п моментов инерции в зависимости от значения действующих напряжений с учетом закритиче-ской работы сжатых горизонтальных полок стальных профилированных настилов изучаемых марок;

- разработка зависимостей значений пролетов стальных профшшрован-ных настилов от толщины слоя бетона над настилом, от положения настила в пространстве при бетонировании бетононасосами без установки временных промежуточных опор для трех расчетных схем: однопролетной, двухпролетной, трехпролетной;

- исследование влияния значений расчетного сопротивления стали и величины начальной погибн на несущую способность и деформативность сжатых шарнирно-закрепленных пластин, ширина которых соразмерна горизонтальным полкам изучаемых профилированных настилов, при работе в закритической области;

- разработка метода расчета и методики определения редукционных коэффициентов (отношение приведенной ширины к полной) при потере несущей способности и допустимой деформативности сжатыми пластинами, ширина которых соразмерна горизонтальным полкам стальных профилированных настилов, имеющими разные расчетные сопротивления стали и начальные погиби.

Для стадии эксплуатации:

- экспериментальное исследование работы на изгиб сгалежелезобетонных перекрытий со стальными профилированными настилами, отличающимися толщиной, высотой, видом опорных креплений, рисунком выштамповок;

- расчет значений коэффициента условия работы стальных профилированных настилов на стадии эксплуатации сгалежелезобетонных перекрытий с учетом несущей способности настила;

- проектирование плиты верхнего строения пассажирского пирса из ста-лежелезобетонных перекрытий;

- проведение технико-экономических исследований с целью определения эффективности применения сталежелезобетонных перекрытий при реконструк-

щш и восстановлении объектов инфраструктуры морских и речных портов.

Методы исследования. Решение научно-технической проблемы проведено с использованием различных теоретических н экспериментальных методов исследования. Так, работа сталежелезобетонных перекрытий на этапе возведения исследовалась теоретическим методом путем численных исследований изменения значений приведенной ширины сжатых горизонтальных полок настилов в зависимости от действующих напряжений, значений расчетного сопротивления стали, присутствия начальной погиби при потере несущей способности и достижения допустимой деформативности. Использовались методы расчета тонкостенных холодногнутых элементов, расчеты сопротивления материалов, расчеты по предельным состояниям, для вывода формул метод регрессионного анализа. Работа сталежелезобетонных перекрытий на этапе эксплуатации исследовалась экспериментальным методом, путем анализа результатов испытаний моделей и натурных образцов на изгиб. Применялись расчеты прочности железобетонных конструкций по нормальным сечениям с учетом несущей способности настила.

Научная новизна исследований характеризуется следующими впервые полученными результатами применительно к особенностям использования сталежелезобетонных перекрытий при реконструкции и восстановлении объектов инфраструктуры морских и речных портов:

- получены с использованием теории расчета, разработанной Карманом -Винтером, зависимости изменения приведенной ширины сжатых горизонтальных полок стальных, профилированных настилов марок Н114-600, Н80А-674, Н75-750, Н60-845, Н57-750, НС44-1000, НС35-1000 толщиной 0,6 - 1,0 мм в зависимости от значения действующего напряжения при закритической работе;

- проведена сравнительная оценка полученных в работе величин приведенной ширины сжатых горизонтальных полок стальных профилированных настилов и принятых в нормах, которая показала необходимость их использования при расчетах моментов инерции и сопротивления исследуемых настилов;

- разработаны таблицы и номограммы моментов сопротивления и моментов инерции в зависимости от значения действующих напряжений с учетом за-кртической работы сжатых горизонтальных полок стальных профилированных насшлов изучаемых марок, которые рекомендованы для расчетов прочности и прогиба стапежелезобетонных перекрытий на стадии возведения, выполняемых с точностью 1 %;

- обоснованы для проектирования стапежелезобетонных перекрытий на стадии возведения «зависимости пролета стальных профилированных настилов - толщина слоя бетона над верхней полкой настила» при условии бетонирования с помощью бетононасосов без установки промежуточных временных опор для трех расчетных схем: однопролетной, двухпролетной, трехпрояетной; при двух расположений настила в пространстве, которые упрощают процесс проектирования;

-получены результаты численного эксперимента по влиянию класса стали профилировэнного настала и присутствия начальной погаби на несущую способность и деформативностъ сжатых пластин, ширина которых соразмерна ширине сжатых горизонтальных полок исследуемых стальных профилированных настилов, проведенные с применением программного комплекса ANSYS;

- разработаны методы и методика расчета значений редукционного коэффициента приведенной ширины сжатых полок настилов для расчетов несущей способности, которые позволяют учитывать класс стали и начальную погибь с точностью 1,35 - 1,6 % и для расчетов деформативности наличие начальной по-гиби с точностью 2,3 %;

- получены результаты экспериментальных исследований работы на изгиб образцов сталежелезобетонных перекрытий с арматурой из стальных профилированных настилов, имеющих на наклонных гранях разные виды рисунков выштамповок, опорного крепления;

- обоснованы значения: коэффициентов условия работы стальных профилированных настилов для расчета сталежелезобетонных перекрытий на стадии эксплуатации с учетом их несущей способности.

Теоретическая значимость. Выявлены закономерности изменения приведенной ширины сжатых горизонтальных полок настилов различных марок, рекомендуемых к применению при реконструкции и восстановлении объектов инфраструктуры морских и речных портов, от значений действующих напряжений при закритической работе. Получены результаты сопоставительного анализа значений приведенной ширины сжатых полок настилов с полученными при численном исследовании, используемых при определении моментов сопротивления и инерции, которые подтвердили правильность направления исследований. Разработаны для применения в расчетах сталежелезобетонных перекрытий на стадии бетонирования по 1 и 2 группам предельных состояний таблицы и номограммы моментов сопротивления и моментов инерции исследуемых стальных профилированных листов.

Оценено с использованием численного эксперимента по программному комплексу А^УБ влияние значений сопротивлений стали, начальных погибей на несущую способность и деформативность сжатых пластан, ширина которых соразмерна сжатым горизонтальным полкам исследуемых настилов. Анализ полученных данных подтвердил необходимость их учета, что в настоящее время не учитывают существующие методы расчета.

Получены результаты экспериментальных исследований работы на изгиб сталежелезобетонных плит с арматурой из различных по толщинам, высотам, опорным прикреплениям, видам выштамповок профилированных настидов, что позволило определить отсутствующие значения коэффициента условия работы настилов, которые используются для расчетов сталежелезобетонных перекрытий на стадии эксплуатации.

Практическая значимость полученных результатов. Для упрощения и удобства проектирования сталежелезобетонных перекрытий на стадии бетонирования при реконструкции и восстановлении объектов инфраструктуры морских и речных портов, для которых характерен значительный диапазон действующих нагрузок, для использования обоснована целесообразность примене-

шга семи марок стальных профилированных настилов толщиной от 0,7 мм до 1,0 мм.

Выявлены зависимости «величина пролета исследуемых настилов - слой бетона над верхним! полками» дня трех расчетных схем при двух положениях настила в пространстве при процессе бетонирования с помощью бетононасосов без установки временных промежуточных опор, принятом как наиболее индустриальный метод. Выведенные зависимости представлены в виде графиков, позволяющих на стадии вариантного проектирования, исходя из функциональных требований, осуществлять выбор наиболее эффективного конструктивного решения.

Разработаны методы и методики определения редукционных коэффициентов сжатых пластин, ширина которых соразмерна ширине сжатых горизонтальных полок исследуемых настилов, учитывающие значение сопротивления стали н присутствия начальной погибп, при потере несущей способности и допустимой деформативпостп.

Определены значения коэффициентов условий работы настилов, которые необходимы для расчетов сталежелезобетонных перекрытий на стадии эксплуатации с учетом несущей способности настлов.

Достоверность полученных результатов диссертации подтверждается комплексным характером работы, включающим как теоретические расчеты, в основе которых лежат закономерности теории упругости и пластичности, учет реальных условий деформирования, так и экспериментальные исследования на моделях н натурных образцах сталежелезобетонных перекрытий; представлена оценка результатов численных исследований.

Основные положения, выносимые на защиту:

1. Научно-методические основы применения сталежелезобетонных перекрытий на стадии бетонирования, включающие:

- результаты численных исследований изменения приведенной ширины сжатых горизонтальных полок стальных профилированных настилов семи марок в зависимости от действующего напряжения при закритической работе;

- сравнение полученных зависимостей изменения приведенной ширины сжатых горизонтальных полок с принятым! в нормах, разработанных для покрытий и ограждающих конструкций;

- номограммы п таблицы моментов сопротивления и моментов инерции профилированных стальных листов;

- зависимости величин пролетов от толщины слоя бетона над настилом для трех расчетных схем и двух положений настила ;

- результаты численного эксперимента изучения влияния значения сопротивления стали и величины начальной погиби на несущую способность и де-формативность сжатых шарнирно-закрепленных пластин, ширина которых соразмерна горизонтальным полкам изучаемых профилированных настилов, при работе в закритической области;

- методы и методики определения редукционных коэффициентов при потере несущей способности и допустимой деформативности сжатыми пластинами, ширина которых соразмерна горизонтальным полкам стальных профилированных настилов, имеющими разные сопротивления стали и начальные погиби.

2. Научно-методические основы применения сталежелезобетонных перекрытий на стадии эксплуатации, включающие:

- экспериментальные исследования несущей способности и деформативности сталежелезобетонных перекрытий, армированных стальными профилированными настилами, отличающимися опорным креплением, рисунком вы-штамповок;

- значения коэффициентов условия работы стальных профилированных настилов для расчетов сталежелезобетонных перекрытий на стадии эксплуатации с учетом несущей способности настила;

- реконструкция плиты верхнего строения пассажирского пирса из сталежелезобетонных перекрытий;

3. Результаты оценки технико-экономической эффективности применения сталежелезобетонных перекрытий при реконструкции и восстановлении объектов инфраструктуры морских и речных портов.

Личный вклад автора в получении научных результатов исследований. Диссертационная работа является результатом многолетних исследований, выполненных автором вначале в институте ЦНИИпроектстальконструкцня им. Н.П. Мельникова п в Московской государственной академии водного транспорта (на кафедре «Водные пути и порты». Экспериментальные исследования проводились в институте ЦНИИПСК им. Мельникова в лаборатории «Холод-ногнутые профили» (зав. лабораторией к.т.н. Э.Л. Айрумян) отдела «Типизации и стандартизации» (зав. отдела к.т.н. В.Ф. Беляев).

Апробация работы. Основные положения диссертации были представлены: на научно-техническом семинаре «Освоение производства прогрессивных видов прокатной продукции в условиях хозрасчета» (М., ВДНХ СССР, ноябрь 1989 г.); научно-технической конференции «Итоги НИОКР за ХП пятилетку. Цели и задачи на XIII пятилетку» (Норильск, 9-11 апреля 1990 г.); ХХШ международной конференции в области бетона и железобетона (Волго-Балт, 16 - 23 мая 1991 г.); первой всероссийской конференции по проблемам бетона и железобетона (М., 9- 14сенгября 2001 г.); научно-технической конференции «Строительство и эксплуатация транспортных сооружений в районах развития опасных геологических процессов» (М., МИИТ, 7-9 октября 2003 г.); второй научно-практической конференции Министерства транспорта России «Морские и речные порты России» (М., МГАВТ, 2004 г.); международной научно-практической конференция, посвяшенная 200-летию подготовки кадров для водного транспорта России, «Водные пути России: строительство, эксплуатация, управление» (1 - 2 октября 2009 г., С-П); международной научно-практической конференции «Инженерные системы - 2009» (М., РУДН, 6 - 9 апреля 2009 г.); международной научно-практической конференции «Инженерные системы - 2010» (М., РУДН, б - 9 апреля 2010 г.); международной научно-практической конференции «Инженерные системы - 2013» (М., РУДН, б - 9 апреля 2013 г.); научно-практические конференции профессорско-преподавательского состава и аспирантов Московской государственной академии водного транспорта с 1996 г. до н.в.

Материалы работы были представлены на конференциях международной организации LABSE: Colloquium. Stockholm, 1986; Symposium. Brussels, 1990; Symposium. Istanbul, 1991; Annual technical Session Structural Stability Research

council. Chicago (USA), 1991.

Публикация основных положений работы. По материалам диссертационной работы имеется 47 публикаций: в том числе, журналы, входящие в перечень ВАК - 12; авторские свидетельства - 3: журнал Stahlbau - 1; сборники материалов международных научно-практических конференций - 14; сборники трудов научно-практических конференций Московской государственной академии водного транспорта - 9; депонированы во ВНИИИС Госстроя СССР - 3;

различные издательства - 5.

Реализация результатов работы. Полученные результаты исследований

использованы:

- в нормативном документе «Рекомендации по проектированию монолитных железобетонных перекрытий со стальным профилированным настилом» в разделе расчета стального профилированного листа на стадии бетонирования -в части расчета стального профилированного настила на стадии бетонирования (1987 г.);

- в Стандарте предприятия СТО 0047-2005 «Перекрытая монолитные железобетонные с монолитной плитой по стальному профилированному настилу. Расчет и проектирование» (02494680, 17523759), разработанным организациями ЦНИИПСК им. Н.П. Мельникова и ЗАО «Хнлга Дистрибьюшп Лтд» - таблицы моментов сопротивления и моментов инерции, графики зависимости значений пролетов настилов и толщины слоя бетона, коэффициенты условия работы настилов (2005 г.);

- при прокатке фирмой ГП «Стальные конструкции» опытной партии стальных профилированных листов марки H60-845Z с выппашювками на наклонных гранях в виде «змейка» для последующего применения в сталежеле-зобетонных перекрытиях - рифление является совместным авторским изобретением, автор провел экспериментальное исследование работы рифления на сдвиг

и изгиб (2006 г.);

- е проекте реконструкции железобетонных причалов местных линий на побережье Большого Сочи: Адлер, Кургородок, Хоста, JIoo, Лазаревское (2010 г.).

Кроме того, материалы исследований с 1996 г. используются на кафедре «Водные пути и порты» ФБОУ «Московская государственная академия водного транспорта» при выполнении дипломного проектирования по специальности 270104 «Гидротехническое строительство».

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, шести глав, заключения и пяти приложений, изложена на 344 страницах. Основной текст диссертации изложен на 218 страницах и включает 38 рисунка, 27 таблицы, список использованных источников в количестве 192 наименований, в том числе 22 зарубежных авторов.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность темы исследования, определены цель и задачи, методы их решения, научная новизна, практическая значимость, основные положения, выносимые на защиту.

В первой главе представлен анализ современного состояния объектов инфраструктуры морских и речных портов, показан опыт применения сталеже-лезобетонных перекрытий в России и за рубежом в гражданских и промышленных зданиях и сооружениях.

Вопросы современного состояния объектов инфраструктуры морских и речных портов и их эксплуатационной надежности исследовали: морских портов: Б.Ф.Горюнов, В.Д. Костюков, ЭЛ. Гагарский, B.C. Коровкин, А.И. Альхн-менко, AJL Будин, ВБ. Поняговский, МА. Сахненко, В.И. Костин, В.А. Цыкало, а речных: И.С. Румянцев, В.А. Кривошей, ЮЛ. Бшс, Г.М. Каганов, В.В. Рудо-меткин, В.Ф. Самарин. Основная нормативная документация по проектированию, эксплуатации морских и речных сооружений разрабатывается такими организациями, как «ВНИИГ им. Б. Е. Веденеева», ОАО «Союзморниипроет», ОАО «Гилроречтранс», ОАО «Ленморниипроект».

Исследования сталежелезобетонных перекрытий проводили Р.В. Воронков, Ф.И. Багатурия, А.П. Васильев, В.М. Горшкова. В.Н. Голосов, Д.Н. Лазовский. Р.И. Рабинович, Г.Е. Ханукова, И.А. Петров, В.Ф. Беляев, Э.Л. Айрумян, Г.И. Белый, М.Г. Карповскпй, В.Г. Колбасинм, Ф.Е. Клименко, И.В. Санников, И.Я. Подольский, Ю.С., Мартьшов, В.Б. Сергеев.

За рубежом исследованиями занимались Michel Crisinel, Byron James Daniels, Mi. Porter, C.E. Ekberg, L.F. Greimann, H.A. Elleby, Wei-Wen Yu, J. M. Aribert. A.L. Bitar, H.L.A. Fulop, Jacques Brozetti, Cbantha Moum, H. Profanter.

Исследованием и разработкой методов расчета сжатых пластин занимались С.П. Тимошенко, A.A. Ильюшин, П.Ф. Паикович, A.C. Вольмир, H.A. Алфутов, Теодор Карман, Георг Винтер.

В выводах сформулированы цель и задачи работы.

Во второй главе приведены результаты численных исследований приведенной ширины сжатых горизонтальных полок стальных профилированных настилов марок Н114-600, Н80А-674, Н75-750, Н60-845, Н57-750, НС44-1000, НС35-1000 толщиной от 0,6мм до 1,0мм для стадии бетонирования сталежелезобетонных перекрытий. Выбор исследуемых марок стальных профилированных листов определен действием большого диапазона нагрузок при реконструкции и восстановлении объектов инфраструктуры морских и речных портов. Принимался процесс бетонирования сталежелезобетонного перекрытия: с помощью бетононасосов, который является более индустриальным и эффективным, без временных промежуточных опор, которые иногда устанавливаются при бетонировании для уменьшения прогиба настила до момента набора бетоном проектной прочности. В исследовании изучались не только существующие, но и перспективные марки из более тонких сталей. Рассматривались два возможных положения настила, когда сжаты либо широкие горизонтальные полки, либо узкие. Исследовалась работа настила на изгиб по трем расчетным схемам: однопролетной, двухпролетной и трехпролетной, при изменении толщины слоя тяжелого бетона над верхней полкой настила от 5 - 40 см.

В основу численных исследований положена теория расчета, разработан-

ная Карманом - Винтером, которая учитывает следующие допущения:

- форма поперечного сечения гофров при действии нагрузки не изменяется;

- гофры настила рассматривают как упругие балки с учетом закритиче-ской работы;

- нормальные напряжения по высоте поперечного сечения наклонных стенок распределены линейно;

- нормальные напряжения по ширине сжатых горизонтальных полок до потери местной устойчивости, а также по ширине растянутых горизонтальных полок распределены равномерно;

- после потери местной устойчивости напряжения в сжатых горизонтальных полках распределяются неравномерно, возрастая от середины полки к ее краям;

- при определении моментов сопротивления и моментов инерции стальных профилированных листов при закритической работе (после потери местной устойчивости их сжатых горизонтальных полок) криволинейная эгаора сжимающих напряжений в сжатых полках заменяется прямоугольной, равновеликой криволинейной площади. Величина напряжения принимается равной максимальной величине напряжений на краю сжатой горизонтальной полки, а средняя часть полки считается выключенной из работы, т.е. полка работает приведенной (уменьшенной) шириной. Степень уменьшения рабочей ширины сжатой полки после потери местной устойчивости характеризуется коэффициентом редукции, который принимается равным отношению приведенной ширины и действительной.

При проведении численных исследований критические напряжения, при которых происходит потеря местной устойчивости сжатыми горизонтальными полками, определялись согласно теории расчета Кармана — Винтера -при действии расчетных напряжений в МПа

<гсг=34,3х104(()2 , (1) о

-при действии нормативных напряжений в МПа

<7П.=57,4*104(()2 , (2)

Ъ

где Ъ — ширина сжатой горизонтальной полки стального профилированного листа, м;

/ - толщина листа, м.

При значениях критических напряжений, превышающих нормативное или расчетное сопротивления стали, принятых в исследовании соответственно 245 МПа и 235 МПа, стальной профилированный лист работает полным сечением без редукции, так как потери местной устойчивости сжатыми полками не наблюдается.

При напряжениях в сжатых горизонтальных полках, превышающих критические, приведенная ширина определялась • при расчетных нагрузках

где Е = 210000 МПа - модуль упругости стали;

отах - максимальное напряжение, МПа;

I — толщина листа, м;

Ь — ширина сжатой горизонтальной полки стального профилированного листа, м.

Изменение приведенной ширины сжатых горизонтальных полок стальных профилированных настилов в зависимости от действующих напряжений, в работе исследовалось, начиная от значения напряжения 10 МПа при его дальнейшем дискретном увеличении равном 10 МПа до расчетного или нормативного сопротивления стали.

Полученные в результате численных исследований значения приведенной

(3)

при нормативных нагрузках

(4)

ширины сжатых горизонтальных полок стальных профилированных настилов сравнивались со значениями, принятыми в существующих отечественных нормативных документах. Сравнение показало их существенное отличие. Так, значение приведенной ширины сжатых широких горизонтальных полок при подсчете момента инерции стальных профилированных листов, принимаемое в нормах равным 60 толщинам листа достигалось при напряжениях на 17 - 32 % больших нормативного сопротивления стали (Рисунок 1) Горизонтальные участки зависимостей «приведенная ширина - нормативное сопротивление» соответствуют работе полки до потери местной устойчивости, то есть действительной длиной.

■-+--М114-600-1.0 ■ ню-имл ■••■'•*з57 -750-1,0 —»-«гц-кннл * Н11«оа-1.оп ---Н73^50-1.СЬ

■

ч! Ч-.

1

- 601

□ пап □ О □ □ С одр 01 а о п в с а о а о о

| »«04ч • »•о «4-е ■ & о ^ -о-е

а я тао 'м ио за

нормативные нмргск«*™. МПа

Рисунок 1. Зависимость «приведенная ширина - нормативное напряжение

Криволинейные участки - работе полки после потери местной устойчивости. Согласно графику по мере увеличения значений нормативных напряжений приведенная ширина уменьшается. Значение приведенной ширины, которое

принимается в нормах для ограждающих конструкций и покрытий равное 60 толщинам профилированного листа при напряжении равном нормативному сопротивлению стали. На рисунке 1 видно, что это значение достигается при напряжениях не более 200 МПа.

Таким образом, значение приведенной ширины в нормах завышено и неприемлемо для расчетов второй группы предельных состояний для сталежеле-зобетонных перекрытий. Поэтому рекомендуется использовать данные результаты при определении моментов инерции профилированных настилов сталеже-лезобетонных перекрытий.

Сравнение значений приведенной ширины сжатых широких горизонтальных полок исследуемых стальных профилированных листов с принятой в нормах шириной равной 40 толщинам листа для расчета моментов сопротивления показало, что значение достигалось при напряжениях меньших на 5 — 15 % расчетного сопротивления стали (Рисунок 2).

■ • ♦ •«Н114-600-1,0 ----Н80А-€74-1,0 • -Л-Н75-750-1.0 -Н60-М5-1.0 • • • • • Н57-750-1,0 —0-НС44-1000-1.0 —Н114-вОО-1,Ол ---Н80А-674-1,0п ......Н75-750-1.0П —о— Н60-&45-1,0п —о— Н57-750-1.0П

\

\

ч

40t

ьо-о-а-оч -о-о-оа-с «оооо 4КККМ) о-оо-в

О 50 100 150 200 250

расчетные напряжения, МПа

Рисунок 2. Зависимость «приведенная ширина — расчетное напряжение»

Таким образом, принятое в нормах значение приведенной ширины сжатой широкой горизонтальной полки при подсчете момента сопротивления создает запас прочности конструкции.

В связи с этим, рекомендуется принимать значения приведенной ширины горизонтальных сжатых полок исследуемых настилов по таблицам, приведенным в диссертационной работе или рассчитывать в случае настилов из более прочных сталей по формулам (5, 6, 10) определения редукционных коэффициентов. Зависимости значения приведенной ширины сжатых горизонтальных полок от уровня действующих напряжений использовались при расчете моментов сопротивления и моментов инерции исследуемых стальных профилированных листов сталежелезобетонных перекрытий по формулам сопротивления материалов. Зависимости представлены в виде таблиц и номограмм (Рисунок 3).

50 100 150 200

расчетные напряжения, МПа

Рисунок 3. - Зависимость «момент сопротивления — расчетные напряжения» при сжатых широких полках Н114-600

Горизонтальные участки зависимостей отвечают работе стальных профилированных настилов полным сечением при напряжениях в сжатых горизонтальных полках меньше критических, до потери ими местной устойчивости. Криволинейные участки соответствуют работе стальных профилированных настилов после потери местной устойчивости (закритическая работа) сжатыми горизонтальными полками, когда с увеличением действующих напряжений от внешней нагрузки уменьшается приведенная ширина сжатых горизонтальных полок.

Предложенные номограммы или таблицы моментов сопротивления и моментов инерции рекомендуются для расчетов прочности и прогиба стальных профилированных настилов в составе сталежелезобетонных перекрытий на стадии возведения с учетом закритической работы сжатых горизонтальных полок методом последовательного приближения.

Полученные таблицы моментов инерции и сопротивления использовались для составления зависимостей «пролет настила - толщина слоя бетона над настилом», которые рекомендуются для проектирования сталежелезобетонных перекрытий на стадии бетонирования (Рисунок 4). Зависимости разработаны для трех расчетных схем (однопролетной, двухпролетной, трехпролетной) при двух положениях настила (сжаты широкие или узкие полки).

В третьей главе изложены результаты численного эксперимента, который проводился с использованием программного комплекса АКБУБ, влияния значения расчетного сопротивления стали и присутствия начальной погиби на несущую способность и деформативность сжатых пластин, ширина которых соразмерна сжатым горизонтальным полкам исследуемых стальных профилированных настилов. Исследовалась закритическая работа удлиненной шарнир-но-закрепленной по сторонам пластины, гибкостью Л от 30 до 170 (отношение ширины горизонтальной полки к ее толщине), на которую действовали равномерно-распределенные вдоль длинной стороны напряжения сжатия. Шарнирное закрепление краев пластины, отображающей горизонтальную сжатую полку стальных профилированных настилов, было принято в запас прочности. Для

удобства проведения численного эксперимента вместо гибкости пластаны ис-

I*7

пользовалась приведенную гибкость Л = Л_ = Лл— .

Н1 и-600-1,0 —•—НИ 4-600-0,9 ••*--Н114-600-0.8 —□—Н80А-674-1,0

• • А • Н80А-С74-0.9 —О— НМ-750-0,9 —*—К75-750-0,1 —*—Н75-730-0.7

-К 60-845-05 • Н60-Ы 5-0,7 - - - НС57-730-0.8

НС57-750-0.7 —й— НС44-1000-0.8 • • О • ■ НС44-1000-0,7 -••»•-нсэыооо-о.«

НСЭ5-1000-0,7

Рисунок 4. Максимальные пролеты в зависимости от толщины слоя бетона над верхними потами настилов при сжатых широких полках однопролетной схемы

Величина приведенной гибкоста изменялась от 0,95 до 5,4, что соответствовало диапазону гибкостей 30 170. Расчетные сопротивления стали принимались равными 206 МПа; 245 МПа; 314 МПа и 392 МПа. При последовательном увеличении нагрузки сжатия по длине удлиненных пластин образуются волны выпучивания, отличающиеся расстояниями между гребнями (шаг волны выпучивания). Исследовалась несущая способность пластины, длина которой равна шагу волны выпучивания. Значения шага волны выпучивания пластины а принимались равными 0,5; 0,6; 0,7; 0,8; 0,9; 1,0 от ее ширины Ь.

Так как идеально горизонтальных пластин не существует, при исследовании учитывались начальные погиби сжатой пластины, которые оказывают вли-

23

яние на её работу при сжатии. Для определения значений начальной погиби пластины предварительно были выполнены натурные измерения значений начальной продольной погиби горизонтальных полок профилированных листов исследуемых марок. Измерения проводились на заводе ЗАО ГК «Стальные конструкции» (г. Рязань), прокатывающем стальные профилированные настилы для ограждающих конструкций и сталежелезобетонных перекрытий. Проведенные измерения показали, что продольная начальная погибь горизонтальных полок стальных профилированных листов, измеренная индикатором часового типа с ценой деления 0,01 мм отсутствовала. Однако, принимая во внимание условия доставки и хранения профилированных листов на строительной площадке, численные исследования сжатых пластин проводились с учетом наличия начальной погиби «а/700» и «а/1000» (где «а» - длина пластины, равная шагу волны выпучивания). Вышеприведенные значения начальной погиби были выбраны по аналогии с начальной погибью, приведенной в Пособии к СНиП П-23-81* «Стальные конструкции» п.5.8 формула 19 для сжатых стержневых элементов «а/750». При численном эксперименте исследования несущей способности рассматривалась нелинейная упругопластическая работа. Значения сближения продольных краев пластины (деформация сжатия) и значения прогиба середины пластины определялись в зависимости от значений действующих нагрузок сжатия. Численный эксперимент проводился до получения ниспадающей ветви зависимости «нагрузка - деформация сжатия». С увеличением сжимающих нагрузок росло сближение продольных краев пластины в местах закрепления и прогиб середины пластины. Это продолжалось до некоторого значения нагрузки, после которого при уменьшающейся нагрузке продолжалось сближение продольных краев и прогиб середины пластины. Из полученных результатов численных экспериментов исследования несущей способности сжатых пластин с заданными значениями приведенной гибкости и расчетного сопротивления стали, отличающихся длиной равной шагу волны выпучивания, выбирались значения максимальных нагрузок, соответствующих потере несущей способности. Затем из максимальных значений несущей способности вы-

бирали минимальные значения, как наиболее опасные. Редукционный коэффициент, отражающий снижение несущей способности пластины шарнирно-закрепленной по продольным краям за счет возникающей потери устойчивости, определялся как отношение полученной в численном эксперименте минимальной нагрузки к нагрузке, вызывающей действие по всей ширине пластины напряжений равных расчетному сопротивлению стали. Сравнение полученных при численном эксперименте значений редукционных коэффициентов несущей способности исследуемых сжатых пластин в зависимости от значений приведенной гибкости и расчетного сопротивления стали при начальной погиби «а/700» со значениями редукционных коэффициентов, рассчитанными по известным методам, разработанным Т. Карманом, Г. Винтером, отечественными и североамериканскими нормативными документами приведено на Рисунке 5.

—206 апр —245«жя» .......314««» -392 «я*

---- енннп — Кяриан —»— Битер —■—Пособие

Рисунок 5- Зависимости редукционного коэффициента от приведенной гибкости Л

Проведенный математический анализ полученных редукционных коэффициентов исследуемых сжатых пластин с начальной погибью «а/700» и «а/1000» позволил принять при приведенной гибкости не более 1,3 значение редукционного коэффициента равным единице. При приведенной гибкости более 1,3 данные, полученные в численном эксперименте несущей способности сжатых пластин при начальной погиби «а/700», позволили принять аппроксимирующую формулу определения редукционных коэффициентов

0(Х,Ку) =

С0(ДЛ+

С,(Д,) С2(Д,) С3(Д,)

если X ^ 1,3 если 1,3 < Л

(5)

Л Я2 Л3 где Со(Ку) = 0,1220+ 113,0 11У/Е, С1{1Ц)= 1,1577- 951,7 Ыу/Е, С2(КУ) = 0,1660+ 2646,6 Ку/Е, С3(КУ) =-0,2433- 2080,4 Яу/Е. При начальной погиби «а/1000» аппроксимирующая формула определения редукционных коэффициентов 1

¿.(¿.я,) ■■

С0(Д,) +

с,(Ду) С2(Яу) С,(Ку)

Г

я3

если X < 1,3 если 1,3 < А

(6)

где

С0(ДУ) = 0,1874 + 107,1 Яу / Е, С,(КУ) = 0,6091 - 910,6 11У/Е, С2(КУ)= 1,619+ 2556 Иу/Е, С3(ЯУ) =-1,349- 2018КУ/Е. где Фа - редукционный коэффициент, I - приведенная гибкость пластины;

Кг . расчетное значение сопротивление стали на сжатие, МПа; Е - модуль упругости стали, МПа;

Наибольшее расхождение значений редукционного коэффициента, определенных по численному эксперименту и предлагаемым формулам составило

для начальной погиби пластины «а/700» - 1,35 % и начальной погиби «а/1000» -1,6 %.

Таким образом, результаты, полученные при проведении численных экспериментов исследования несущей способности сжатых пластин, показали, что на значения редукционного коэффициента влияют не только значения приведенной гибкости Я как у Винтера, но и значения расчетного сопротивления стали и значения начальной погиби. Имея две формулы для разных величин начальной погиби (для w0=a/700 и w0=a/1000) можно определить редукционные коэффициенты несущей способности и несущую способность сжатых пластин и при других значениях начальной погиби, используя интерполяцию между двумя предложенными формулами.

При исследовании деформативности рассматривалась упругая работа сжатых пластин гибкостью X: 70, 100, 150 со значениями начальной погиби, равными 0,02t; 0,05t; 0,lt; 0,2t (где t - толщина пластины). При упругой работе сжатой пластины критические напряжения, соответствующие потере устойчивости, определялись по формуле Кармана - Винтера

Для стали при коэффициенте Пуассона у=0,3 формула 3 приобретала вид

Из соотношения (8) видно, что значения критических напряжений при упругой работе сжатых пластин не зависят от значений расчетного сопротивления стали. Поэтому при исследовании они не принимались во внимание.

Значения критической деформации для сжатых стальных пластин определялись по формуле Кармана - Винтера

(7)

Численный эксперимент исследования деформативности сжатых пластин проводился до достижения предельной деформации сжатия равной значениям пяти критическим деформациям (5ек). Для пластин с одинаковым значением начальной погиби нагрузка сжатия, соответствующая достижению предельной деформативности, зависела от шага волны выпучивания пластины. Большие максимальные нагрузки сжатия, соответствующие предельной деформации, выдерживали пластины с меньшим значением начальной погиби. При одинаковом значении начальной погиби нагрузка сжатия изменялось в зависимости от шага волны выпучивания пластины. У пластин разной гибкости, но имеющих значения начальной погиби t/50 и t/20, максимальные нагрузки сжатия, соответствующие предельной деформации, уменьшались до минимального значения, которое наблюдалось при шаге волны выпучивания 0,8Ь, а затем увеличивались. У пластин, имеющих начальную погибь равную t/10 и t/5, нагрузки сжатия, соответствующие предельной деформации, уменьшались до минимального значения, которое наблюдалось при шаге волны выпучивания 0,7Ъ, а затем увеличивались. Затем из максимальных значений нагрузок сжатия, соответствующих принятой в исследовании предельной допустимой деформации сжатия пластины, определенных при различных значениях шага волны выпучивания выбирались минимальные для определения значений редукционного коэффициента.

В работе предложено редукционный коэффициент деформативности сжатых пластин, отражающий снижение жесткости пластины при ее сжатии, рассчитывать по аппроксимирующей формуле, полученной в результате анализа вариантов аппроксимации редукционных коэффициентов, вычисленных в численных экспериментальных исследованиях

если <j < 1

если 1 < аг

(10)

где

Cr, (er) = 0,283 + 0,066ст + 0,688 а

е2(<х) =

0,004 - 0,074сг + 0,274 а 1

—2/3 >

03(сг) =

0,094 - 0,041сг + 0,19ст

—2/3 ■

- безразмерный параметр напряжения, равный отно-

шению текущего напряжения и критического;

м>0= -у- - безразмерный параметр начальной погиби исследуемых пластин, равный отношению начальной погиби пластины к ее толщине.

Сравнение значений редукционных коэффициентов, полученных в численных экспериментальных исследованиях, со значениями, полученными по аппроксимирующей формуле 10, показало, что наибольшее отличие составило 2,3 %.

Таким образом, численные экспериментальные исследования деформа-тивности сжатых пластин показали, что значения редукционного коэффициента зависят не только от значений напряжений сжатия, но и от значений начальной погиби. В диссертации предложена методика и приведен пример определения редукционных коэффициентов деформативности сжатых пластин с начальной погибью, ширина которых соразмерна ширине сжатых горизонтальных полок стальных профилированных настилов.

В четвертой главе приведены результаты и анализ экспериментальных исследований работы сталежелезобетонных плит со стальными профилированными настилами с рифлением в виде выштамповок различных рисунков, выполняемых на наклонных гранях (стенках). Наклонные грани профилированного листа являются оптимальным местом рифления стального профилированного настила, так как на горизонтальных полках устанавливают опорные анкера для совместной работы сталежелезобетонного перекрытия с балками. Пять видов рисунков выштамповок были выбраны из выштамповок, наиболее часто применяемых за рубежом и предложенной в соавторстве (змейка).

Экспериментальные исследования включали испытания плит на чистый изгиб по однопролетной схеме с пролетом 2,0 м. При исследовании на чистый изгиб выштамповки наносились на наклонные грани стальных профилированных листов марок Н60-845-1,0, расположенные в образцах широкими полками вниз. Также сравнивалась работа листов марки Н80-674 с выштамповками «змейка», которые выполнялись на наклонных гранях, с работой листа марки Н80А-674, имеющим призматические выштамповки на наклонных гранях и который был разработан специально для армирования сталежелезобетонных перекрытий. Листы указанных марок имели одинаковые геометрические размеры. Линейно распределенная по ширине нагрузка прикладывалась на расстоянии одной трети пролета от опоры. При испытании проводились измерения: максимального прогиба в середине пролета и сдвига бетона плиты относительно профилированного листа по торцам образца. Профилированные листы прикреплялись к стальным опорным пластинам помощью сварных электрозаклепок или вертикальных стержней из периодической арматуры диаметром 14 мм высотой 120 мм. Всего было изготовлено 24 образца. В каждой серии образцов испытывались плиты, имеющие одинаковые марку профилированного листа, прочность бетона и тип опорной анкеровки. Образцы в каждой серии отличались друг от друга только рисунком выпггамповок. Для оценки работы образцов со стальным профилированным листом, имеющим выштамповки, изготавливались плиты с гладким стальным профилированным листом. Присутствие выштамповки на наклонных гранях (стенках) стальных профилированных листов улучшало сцепление с бетоном, тем самым повышало прочность, жесткость образца (Таблица 1). Рифление в виде выштамповки наклонных граней стальных профилированных настилов повышало несущую способность на 40 -70 %. Установка двух опорных вертикальных анкеров в каждом гофре увеличивала несущую способность образцов 55 - 100 %, т.е. значительно повышалась эффективность работы стального профилированного листа в качестве внешней рабочей арматуры. Эффективность выштамповок оценивалась по коэффициенту условия работы листа уэ. Коэффициент условия работы настила определялся

Таблица 1 - Результаты испытаний образцов

Марка Профиля Серия н, высота, см в, ширина, см L, пролет, см Ry. 2 кН/см2 RyWmm кНсм Предельная экспер. нагрузка. Р ,. кН РэЬ/З- RyW кНсм Ys Мт кНсм Мэ кНсм Мэ/Мт

Н60-845-1.0 без анкеров гладкий 16 42,3 200 26 271,5 13 12 595,1 528,5 0,3 324,9 326,7 297,2 263,9 0,9 0,8

наклонная 17 20 861,8 1061,8 0,4 429,3 432,9 430,4 530,3 1,0 1,2

елочка 90° 18 18 928,5 0,4 431.8 432.9 463,7 1,1 1,1

елочка 150° 17 22 861,8 1195,1 0,5 535,1 536,9 430,4 596,9 0,8 1,1

змейка 22 22 1195,1 0,6 635,0 637,9 596,9 0,9 0,9

Н60-845-1.0 (в гофре по 2анкера) гладкий 16 42,3 200 32 334,2 25 23 1345,7 1212,6 0,6 774,6 780,3 665,4 598,9 0,9 0,8

наклонная 27 31 1479,0 1745,7 0,6 785,8 786,8 732,0 865,2 0,9 1,1

елочка 90° 30 31 1679,0 1745,7 0,7 894,9 910,4 831,9 865,2 0,9 1,0

елочка 150° 31 33 1745,7 1879,0 0,7 911,1 912,8 865,2 931,8 1,0 1,0

змейка 34 35 1945,7 2012,4 0,8 1034,8 1037,2 965,1 998,4 0,9 1,0

Н80-674-1.0 без анкеровки змейка 16 33,7 200 26 378,3 19 19 888,4 0,5 473,6 444,2 0,9

Н80А-674-1,0 16 33,7 200 26 378,3 11 12 355,1 421,7 0,2 196,2 177,5 211,9 0,9 М

с учетом условия, что настил является несущим элементом в отличие от обычной стержневой арматуры. Коэффициент условия работы уй стального профилированного листа зависел от его высоты. Чем меньше высота листа, тем коэффициент больше, то есть эффективность выштамповки выше. Наибольший коэффициент условия работы стального профилированного листа был получен для выштамповок «змейка».

В пятой главе изложены результаты экспериментальные исследования работы сталежелезобетонных плит натурных размеров со стальными профилированными настилами, имеющими гладкие наклонные грани, разных марок. Исследования выполнялись на поперечный изгиб по двухпролетной схеме. В качестве арматуры в образцах использовались профилированные листы марок Н60-845-1,0{0,6); Н80-674-1.0; Н80А-674-1,0(0,8). Толщина каждой плиты составляла около 160 мм. Ширина плиты принималась равной ширине листа. Профилированные листы во всех образцах располагались широкими полками вверх. Образцы также отличались опорной анкеровкой. Крепление профилированного настила осуществлялось-либо электрозаклепками диаметром 20 мм, выполняемых методом проплавления, либо вертикальными анкерами с головкой (стад - болтами) диаметром 19 мм длиной 98 мм. В образцах устанавливалось по одному опорному анкеру в середине каждого гофра.

В двухпролетной схеме с пролетами 2,85 м и 2,73 м приложение линейной распределенной по ширине образца нагрузки осуществлялось в середине пролетов.

Сравнительный анализ экспериментальных данных и расчетных, проводился по Рекомендациям НИИЖБ без учета и СТО 0047-2005 с учетом несущей способности стального профилированного настила при его работе в составе сталежелезобетонной плиты (Таблица 2). Анализ показал, что отсутствие учета несущей способности настила приводило к завышению коэффициента условий работы настила - на 50 %.

На стадии эксплуатации сталежелезобетонных перекрытий при работе в качестве рабочей арматуры стальных профилированных настилов было

Таблица 2 - Результаты испытаний плит

Расчет по НИИЖБ Расчет по СТО 0047-2005

Марка Профиля Предельная нагрузка, Рэ, кН Экспер. изгиб. ys Теор. изгиб. м. Изгиб, момент Экспер. изгиб. Экспер. изгиб. Ъ Теор. изгиб. Мэ/Мт

момент на момент мг настила момент момент момент

Пролет, L, см Ширина, В, см гофр Мэ=0,15бРЬ, кНсм на гофр Мт, кНсм плиты № кНсм плиты Мэ= 0.156PL-WRy, кНсм на гофр Мэ, кНсм на гофр Мт, кНсм

Н80А-674- 285 76 46 453,4 0,5 477,9 1,0 931,8 1113,3 246,8 0,3 289,7 0,9

1,0 76 53 521,0 449,9 1,2 934,3 1422,0 314,4 274,7 1,1

без анкеров

Н80А-674- 285 75 38,5 384,5 0,5 350,3 1,1 664,9 1046,7 235,1 0,3 213,2 1.1

0,8 76 33,5 330,2 319,8 1,0 673,8 815,5 180,8 194,3 0,9

без анкеров

Н80-674-1.0 285 76 67 657,8 0,7 624,1 1Д 925,6 2053,2 453,4 0,5 454,3 1,0

1анкер 76 65 638,2 612,1 1,0 925,6 1964,3 433,7 444,8 1,0

Н80-674-1.0 285 76 32,5 318,2 0,4 348,8 0,9 928,0 516,9 113,8 од 89,4 1,3

без анкеров

Н60-845-0.6 285 93 36 362,0 0,6 402,8 0,9 461,8 1138,5 257,5 0,4 270,7 1,0

1анкер 96 40 389,3 389,0 1,0 477,3 1301,0 284,8 262,2 1,0

Н60-845-1.0 273 93 71 683,9 0,8 689,8 1,0 599,5 2424,1 548,3 0,6 524,7 1,0

I анкер 272 94 77,5 736,6 685,8 1,1 605,2 2683,2 601,0 521,6 1,1

рекомендовано использовать в расчетах прочности нормальных к продольной оси элемента сечениям следующие коэффициенты условия работы настила:

- при условии отсутствия анкеров в опорных сечениях:

- для стального профилированного настила марки Н80А-674-1,0 и Н80А-

674-0,8 - уэ = 0,3;

- для гладкого настила марки Н80-674-1,0 - уэ = 0,1;

- при условии установки одного опорного анкера в каждом гофре:

- для гладкого настила марки Н60-845-1,0 уэ = 0,6;

- для гладкого настила марки Н60-845-0,6 - уэ = 0,4;

- для гладкого настила марки Н80-674-1,0 - уэ = 0,5;

На сжатых полках настила марки Н80А-674 рекомендовано выполнять продольное рифление вместо поперечного рифления, и использовать настил толщиной не менее 0,7 мм, так как при меньшей толщине настила резко снижалась несущая способность и жесткость.

В шестой главе рассмотрена реконструкция с использованием сталежеле-зобетонных перекрытий морских пассажирских терминалов порта г. Сочи, которая вызвана увеличивающимся объемом пассажироперевозок в связи со строительством олимпийских объектов и развитием Краснодарского края. Обследование надводной и подводной частей пассажирского пирса морского термина «Адлер» показало необходимость реконструкции. При разработке проекта по реконструкции верхнего строения пирса рассматривалось использование сталежелезобетонных перекрытий. При контактировании сталежелезобетонных перекрытий с морской средой, согласно ГОСТ 28302-89, толщина цинкового покрытия настилов должна быть увеличена до значений 270 - 300 мкм. Предусматривалось, что антикоррозионную защиту осуществит фирма «ПОЛИННТ», которая нанесет на конструкцию методом плазменного напыления полимерное порошковое покрытие, обеспечивающее срок службы до 50 лет, что соответствует нормативным требованиям, которые предъявляются к пирсам.

Сталежелезобетонные перекрытия согласно СТО 0045-2007 рекомендуются применять для неагрессивной и для слабоагрессивной среды. Для приме-

нения в среднеагрессивных и сильноагрессивных средах, к которым относится соответственно речная и морская вода необходимо увеличивать толщину цинкового покрытия или наносить дополнительную защиту аналогичную выполняемой фирмой «ПОЛИНИТ». Например, «Галополим-02», полимочевинные эластомеры, УНИПОЛ марки Б.

При проектировании заказчиком была задана однопролетная схема работы настила пролетом 3 м и действующая при эксплуатации кратковременная нагрузка равная 1,5 тс/м2. Марка настила HI 14-600-1,0, толщина слоя бетона 100 мм над настилом при условии бетонирования плиты причала бетононасосами были подобраны по графикам зависимости максимальных пролетов от толщины слоя бетона над настилом, разработанными в диссертационной работе и которые содержит Стандарт предприятия ЦНИИПСК им. Мельникова (СТО 0047-2005). Принятая марка настила и толщина слоя бетона затем проверялись путем выполнения расчетов плиты перекрытия пирса при действии кратковременной нагрузки на стадии эксплуатации. Для обеспечения работы настила в качестве рабочей растянутой арматуры принималось условие установки одного опорного анкера в каждом гофре из стержневой арматуры класса А400 диаметром 19 мм длиной 180 мм. Расчет выполнялся по двум предельным состояниям. По первой группе предельных состояний выполнялись расчеты: по прочности нормальных и наклонных сечений, на прочность сцепления опорных анкеров. При расчете прочности по нормальным сечениям коэффициент условия работы настила принимался равным 0,4. По второй группе предельных состояний расчет выполнялся на определение максимального прогиба, который сравнивался с допускаемым прогибом равным 1/150 пролета.

Технико-экономическая эффективность использования при реконструкции плит верхних строений пассажирских пирсов производилась сопоставлением сметной стоимости вариантов, которая выполнялась с применением электронной сметной программы «ГРАНД Смета 5.3». Рассматривали два варианта: рабочая арматура обычная стержневая и арматура из стального профилирован-

ного настила. Сравнение показало, что сроки реконструкции и стоимость плиты уменьшались в 3 раза.

Технико-экономическая эффективность применения сталежелезобетон-ных перекрытий для портовых зданий определялась для двух стадий работы перекрытия. Первый - стадия бетонирования, второй - стадия эксплуатации. На стадии бетонирования сопоставлялись два варианта: опалубка обычная ме-таллодеревянная и опалубка из стального профилированного настила. На стадии эксплуатации сравнивались два варианта: рабочая растянутая арматура обычная стержневая и арматура из стального профилированного настила. Для сопоставления были выполнены сметные расчеты с применением электронной сметной программы «Смета 1Ш» на октябрь 2011 г.

Экономическая эффективность применения стальных оцинкованных профилированных настилов в качестве несъемной опалубки по сравнению с применением деревянной опалубки для сталежелезобетонных перекрытий толщиной 200 мм для г. Москвы составила 959,17 руб/м2 (на 33 % меньше). В случае применения стальных оцинкованных профилированных настилов в составе сталежелезобетонных перекрытий в качестве рабочей арматуры экономическая эффективность составила 319,12 руб/м2 (на 14 % меньше). Таким образом, использование сталежелезобетонных перекрытий проводит к уменьшению стоимости одного квадратного метра перекрытий на 1278,29 руб (47 %). Снижение трудозатрат при замене деревянной опалубки на стальные профилированные настилы произошло в 3 раза. Расход стали и бетона снижался на 30 %.

В Заключении сформулированы основные научные и практические результаты, полученные на основе теоретических и экспериментальных исследований при решении научно-практической проблемы по разработке научно-методических основ применения сталежелезобетонных перекрытий при реконструкции и восстановлении объектов инфраструктуры морских и речных портов.

В ходе решения поставленной научно-практической проблемы получены следующие наиболее важные новые научные и практические результаты:

- определены зависимости значений приведенной ширины сжатых горизонтальных полок стальных профилированных настилов семи марок: Н114-600, Н80А-674, Н75-750, Н60-845, Н57-750, НС44- 1000, НС35-1000 толщиной 0,6 -1,0 мм от значений действующих напряжений при закритической работе;

- выполнена сравнительная оценка полученных в работе величин приведенной ширины сжатых горизонтальных полок стальных профилированных настилов и принятых в нормах, которая показала необходимость их использования при расчетах моментов инерции и сопротивления исследуемых настилов для сталежелезобетонных перекрытий;

- разработаны таблицы и номограммы моментов сопротивления и моментов инерции, которые рекомендованы для расчетов прочности и прогиба сталежелезобетонных перекрытий на стадии бетонирования, выполняемых с точностью до 1 %;

- рекомендованы для проектирования сталежелезобетонных перекрытий на стадии бетонирования «зависимости пролета стальных профилированных настилов - толщина слоя бетона над верхней полкой настила» при условии бетонирования с помощью бетононасосов без установки промежуточных временных опор для трех расчетных схем при двух расположений, которые упрощают процесс проектирования;

- получены результаты численного эксперимента по влиянию класса стали профилированного настила и присутствия начальной погиби на несущую способность и деформативность сжатых пластин, ширина которых соразмерна ширине сжатых горизонтальных полок исследуемых стальных профилированных настилов исследования, проведенные с применением программного комплекса А^УБ;

- разработаны методы и методика расчета значений редукционного коэффициента приведенной ширины сжатых полок настилов для расчетов несущей способности, которые позволяют учитывать класс стали и начальную погибь с точностью 1,35 - 1,6 % и для расчета деформативности наличие начальной погиби с точностью 2,3 %;

- получены результаты экспериментальных исследований работы на изгиб образцов сталежелезобетонных перекрытий с арматурой из стальных профилированных настилов, имеющих на наклонных гранях разные виды рисунков выштамповок, опорные закрепления;

- обоснованы значения коэффициентов условий работы стальных профилированных настилов для расчета сталежелезобетонных перекрытий на стадии эксплуатации с учетом их несущей способности;

- выполнен пример применения сталежелезобетонного перекрытия при реконструкции пассажирского пирса;

- проведен анализ технико-экономической эффективности применения сталежелезобетонных перекрытий который показал, что при реконструкции портовых зданий трудоемкость уменьшается в 3 раза, стоимость на 47 %, расход материалов на 30 %, в случае применения в плитах верхнего строения пассажирских пирсов трудоемкость и стоимость уменьшаются в три раза.

Основное содержание диссертации опубликовано в работах: Издания по перечню ВАК, центральные специализированные издания

1. Румянцева И.А. Сталежелезобетонные плиты перекрытий с арматурой из листовых гнутых профилей / И.А. Румянцева, Э.Л. Айрумян // Монтажные и специальные работы в строительстве. — 1998. - №9. - С. 22 - 24.

2. Румянцева И.А. Стальной профилированный настил как рабочая арматура монолитных сталежелезобетонных перекрытий / Э.Л. Айрумян, И.А.Румянцева // Монтажные и специальные работы в строительстве. - 2002 -№11. - С. 4-8.

3. Румянцева И.А. Армирование монолитной железобетонной плиты перекрытия стальным профилированным настилом/ Э.Л. Айрумян, И.А. Румянцева //Промышленное и гражданское строительство. - 2007. - №4. - С. 25 - 27.

4. Румянцева И.А. Влияние уровня напряжений на характеристики стальных профилированных листов / И.А. Румянцева // Промышленное и гражданское строительство. - 2007. - №5. - С. 50.

5. Румянцева ИЛ. Монолитные железобетонные плиты по стальному профилированному насталу / И.А. Румянцева И Речной транспорт. - 2007. - №2. -С. 15- 76.

6. Румянцева И.А. Методика определения коэффициентов редукции при потере несущей способности сжатыми полками профилированных настилов / И.А. Румянцева // Промышленное и гражданское строительство. - 2007. -№11. -С. 46.

7. Румянцева И.А. Особенности работы стального профилированного настила в составе монолитной железобетонной плиты / И.А. Румянцева // Речной транспорт. - 2007. - №6.-С. 12- 73.

8. Румянцева И.А. Расчет коэффициента редукции сжатых полок профилированных стальных листов. // Строительная механика инженерных конструкций и сооружений. - 2007. №4. - С.35 - 39.

9. Румянцева И.А. Методика расчета прочности и прогиба стальных профилированных настилов, работающих в составе сталежелезобетонных перекрытий, на стадии бетонирования перекрытия / И.А. Румянцева // Строительная механика инженерных конструкций и сооружений. - 2008. - №2.-С. 36 - 40.

10. Румянцева И.А. Стальные профилированные настилы в сталежелезобетонных перекрытиях / И.А. Румянцева // Транспортное строительство. -

2009. - №4. - С. 28.

11. Румянцева И.А. Определение коэффициентов условия работы стальных профилированных настилов в составе сталежелезобетонных перекрытий для расчетов прочности по нормальным сечениям на стадии эксплуатации / И.А. Румянцева // Строительная механика инженерных конструкций и сооружений. - 2009. - №1. - С. 24 - 28.

12. Румянцева И.А. Расширение области применения стальных профилированных настилов для сталежелезобетонных перекрытий / И.А. Румянцева// Строительная механика инженерных конструкций и сооружений. - 2010. - №4. -С. 67 - 68.

Изобретения

13. A.c. 1557289. 5Е04С5/03. Арматура для бетона / Э.Л. Айрумян, В.Ф. Беляев, И.А. Румянцева, В.Ф. Росляков, H.A. Кузнецов, С.Б. Голованов, В.А. Алексеев - Опубл. 1990; Бюл. изобр. - №14. - С. 160.

14. A.c. 1760045. 5Е04С5/03. Арматура для монолитных ж.б.плит / ЭЛ. Айрумян, И.А. Румянцева, В.Ф. Беляев, В.М. Горшкова, В.Ф. Росляков, Г.В. Оленин - Опубл. 1992; Бюл. изобр. - №33. - С. 113.

15. A.c. 1812287. 5Е04С5/03. Арматура для бетона / Э.Л. Айрумян, И.А. Румянцева - Опубл. 1993; Бюл. изобр. - №16. - С.76.

Материалы научно-технических конференций и другие издания

16. Румянцева И.А. Монолитные ж.б. перекрытия по профилированным стальным настилам. / Э.Л. Айрумян, И.А. Румянцева // 1-я Всероссийская конференция по проблемам бетона и железобетона. 9 - 14сентября 2001 г. - М. - 5с.

17. Румянцева И.А. Применение стального оцинкованного профилированного настила в качестве опалубки или внешней арматуры в сталежелезобе-тонных конструкциях. / И.А. Румянцева И Сб. докладов и тезис. Вторая научно-пракгич. конфер. «Морские и речные порты России». - М.: МГАВТ, 2004. - С. 59 - 63.

18. СТО 0047 - 2005. Перекрытия сталежелезобетонные с монолитной плитой по стальному профилированному настилу. Расчет и проектирование. (02494680, 17523759) - М.:ЗАО ЦНИИПСК им. Мельникова, ЗАО «Хилти Дис-трибьюши Лтд». - 2005. - 65 с.

19. Румянцева И.А. Сталежелезобетонные конструкции междуэтажных перекрытий / Э.Л. Айрумян, И.А. Румянцева // Современное высотное строительство. - М.: ГУЛ «ИТЦ Москомархитектуры». - 2007. - С. 282 - 285.

20. Румянцева И.А. Развитие теории и практики применения стальных профилированных настилов в качестве внешней арматуры монолитных железобетонных конструкций // Международная научно-практическая конференция, посвященная 200-летию подготовки кадров для водного транспорта России

«Водные пути России: строительство, эксплуатация, управление». (1-2 октября 2009). - С-П. - С. 48 - 52.

21. Румянцева И.А. Концепция применения стального профилированного настила для армирования сталежелезобетонного перекрытия / И.А. Румянцева // Труды международной научно-практической конференции «Инженерные системы - 2009». (6 - 9 апреля 2009). - М.: РУДН., 2009. Т.2. - С. 294 - 296.

22. Румянцева И.А. Применение опорных анкеров в сталежелезобетон-ных перекрытиях со стальным профилированным настилом / И.А. Румянцева // Труды международной научно-практической конференции «Инженерные системы - 2010». (6 - 9 апреля 2010). - М.: РУДН., 2010. Т.2. - С.63 - 64 .

23. Румянцева И.А. Применение сталежелезобетонных перекрытий по стальному профилированному настилу при реконструкции пассажирского пирса/ И.А. Румянцева // Труды международной научно-практической конференции «Инженерные системы - 2013». (24 - 26 апреля 2013). - М.: РУДН., 2013. -С.359 - 361.

24. Е. Airumyan, V. Belyaev.I. Rumyanceva. Load-Carrying Capacity of Steel Corrugated Sheeting's // Symposium IABSE. Colloquium. - Stockholm. 1986.

25. E. Airumyan, V. Belyaev, I. Rumyanceva. Efficient Embossment for Corrugated Steel Sheeting // Symposium IABSE. - Brussels. 1990. P. 137 - 142.

26. E. Airumyan, I. Rumyanceva.. Flachenverbunddecken aus Trapezprofilen mit eingeprägten Stegvertiefungen // Stahlbau. - 1991, H9, 60. - P. 285 - 287.

27. E. Airumyan, I. Rumyanceva, V. Belyaev. Local stability of corrugated steel sheets in continuous composite slabs. // Proceeding of the fourth international colloquium of stability Mediterranean session. - Istaubul. September 16 - 20, - 1991.

28. E. Airumyan, V. Belyaev, I. Rumyanceva. Vysetrovani soudrznos ti oce-lovyeh brofilpvanyeh plechu у monolitickyeh zelezobetonovyeh deskach. // In-zenyrske stavby. - 1991. № 4.

29. E. Airumyan, I. Rumyanceva, V. Belyaev. Local Stability of corrugated steel sheeting in continuous composite slabs // Annual technical Session Structural Stability Research council. - Chicago, Usa. - 1991.

РУМЯНЦЕВА Ирина Алексеевна

РЕКОНСТРУКЦИЯ И ВОССТАНОВЛЕНИЕ ОБЪЕКТОВ ИНФРАСТРУКТУРЫ МОРСКИХ И РЕЧНЫХ ПОРТОВ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ СТАЛЕЖЕЛЕЗОБЕТОННЫХ ПЕРЕКРЫТИЙ

Подписано в печать 2013г.

Формат 60x90/16 Объем ^¿¿Г"-*-Заказ №^<Р^^"Тираж 80 экз.

Издательство "Альтаир" Московская государственная академия водного транспорта 117105 г. Москва, Новоданиловская набережная, д.2 корп.1

Московская государственная академия водного транспорта

На правах рукописи

05201^50052

РУМЯНЦЕВА Ирина Алексеевна

РЕКОНСТРУКЦИЯ И ВОССТАНОВЛЕНИЕ ОБЪЕКТОВ ИНФРАСТРУКТУРЫ МОРСКИХ И РЕЧНЫХ ПОРТОВ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ СТАЛЕЖЕЛЕЗОБЕТОННЫХ ПЕРЕКРЫТИЙ

Специальность 05.22.19 - Эксплуатация водного транспорта, судовождение

Диссертация на соискание ученой степени доктора технических наук

Москва - 2013

Оглавление

Введение.....................................................................................................................12

Актуальность темы исследования...........................................................................12

Глава 1. Современное состояние объектов инфраструктуры морских и речных портов и исследований сталежелезобетонных перекрытий.................................27

1.1. Современное состояние морских портов.........................................................27

1.2. Современное состояние речных портов...........................................................32

1.3. Эксплуатационная надежность морских и речных гидротехнических сооружений................................................................................................................34

1.3.1. Железобетонные портовые сооружения.......................................................36

1.3.2. Защита от коррозии железобетонных конструкций....................................37

1.3.3. Металлические конструкции в портовых сооружениях..............................41

1.3.4. Защита металлических портовых сооружений............................................42

1.4. Применение сталежелезобетонных перекрытий.............................................44

1.4.1. Исследования сталежелезобетонных перекрытий.......................................44

1.4.2. Методы расчета сталежелезобетонных перекрытий и стальных

профилированных настилов в составе сталежелезобетонных перекрытий........54

1.4.2.1 Стадия бетонирования..................................................................................54

I

1.4.2.2. Стадия эксплуатации....................................................................................58

1.5. Закритическая работа сжатых горизонтальных полок стальных профилированных настилов.....................................................................................64

1.6. Выводы................................................................................................................70

Глава 2. Численные исследования напряженно- деформированного состояния стальных профилированных настилов на стадии бетонирования сталежелезобетонных перекрытий..........................................................................75

2.1. Методика численных исследований.................................................................75

2.2. Численные исследования приведенной ширины сжатых горизонтальных полок...........................................................................................................................79

2.3. Определение моментов сопротивления и моментов инерции.......................84

2.4. Методика расчета стальных профилированных настилов на стадии бетонирования сталежелезобетонных перекрытий...............................................87

2.5. Определение максимальных пролетов стальных профилированных настилов на стадии бетонирования сталежелезобетонных перекрытий.............89

2.6. Выводы................................................................................................................94

Глава 3. Численный эксперимент исследования несущей способности и деформативности сжатых пластин, ширина которых соразмерна сжатым горизонтальным полкам стальных профилированных настилов.........................97

3.1. Методика численного эксперимента................................................................97

3.2. Определение начальной погиби горизонтальных полок стальных профилированных настилов.....................................................................................99

3.3. Исследование несущей способности..............................................................101

3.3.1. Несущая способность сжатых пластин при начальной погиби «а/700»................................................................................................................103

3.3.2. Несущая способность сжатых пластин при начальной погиби «а/1000»..............................................................................................................114

3.4. Исследование деформативности сжатых пластин........................................121

3.4.1. Методика численного эксперимента...........................................................121

3.4.2. Оценка полученных результатов исследования деформативности сжатых пластин......................................................................................................................123

3.5. Выводы..............................................................................................................132

Глава 4. Экспериментальные исследования работы стальных профилированных настилов с рифлением наклонных стенок в виде локальных выштамповок в

составе сталежелезобетонных перекрытий на стадии эксплуатации................134

4.1. Исследования на изгиб.....................................................................................134

4.2.1. Образцы....................................................................................................134

4.2.2. Методика проведения испытаний................................................................136

4.2.3. Оценка результатов испытаний...................................................................137

4.2.4. Определение коэффициентов условия работы стальных профилированных листов.......................................................................................140

4.3. Выводы..............................................................................................................142

Глава 5. Экспериментальные исследования стальных профилированных настилов в составе сталежелезобетонных перекрытий на стадии эксплуатации ...................................................................................................................................146

5.1. Образцы.............................................................................................................146

5.2. Испытательный стенд......................................................................................147

5.3. Измерительная техника....................................................................................148

5.4. Изготовление образцов....................................................................................149

5.5. Методика проведения исследования..............................................................149

5.6. Определение физико-механических свойств материалов образцов...........150

5.7. Оценка результатов испытаний......................................................................152

5.8. Анализ оценки результатов испытаний.........................................................162

5.9. Определение коэффициентов условия работы стальных профилированных

настилов на стадии эксплуатации сталежелезобетонных перекрытий..............174

5.6. Выводы..............................................................................................................177

Глава 6. Практическое применение сталежелезобетонных перекрытий при реконструкции морского терминала «Адлер»......................................................180

6.1. Современное техническое состояние терминала Адлер..............................181

6.2. Использование сталежелезобетонных перекрытий при реконструкции плиты.........................................................................................................................186

6.2.1. Определение нагрузок и характеристик...............................................187

6.2.2.Расчет прочности по нормальным сечениям.........................................189

6.2.3. Расчет прочности по наклонным сечениям..........................................190

6.2.4. Расчет анкеровки.....................................................................................191

6.2.5. Расчет на смятие ребер плиты...............................................................193

6.2.6. Расчет на прогиб......................................................................................193

6.3. Антикоррозионная защита..............................................................................195

6.4. Технико-экономическая эффективность использования сталежелезобетонных перекрытий при реконструкции и восстановлении портовых зданий и сооружений.............................................................................203

6.4.1 Технико-экономическая эффективность применения сталежелезобетонного перекрытия в плитах верхнего строения пассажирского

пирса.........................................................................................................................203

6.4.2. Технико-экономическая эффективность применения

сталежелезобетонного перекрытия в портовых зданиях....................................204

ЗАКЛЮЧЕНИЕ........................................................................................................214

Определения, обозначения и сокращения............................................................216

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ 218

Приложения к главе 2.............................................................................................238

Рисунок П. 2.1 - Исследуемые стальные профилированные листы..................239

Таблица П. 2.1 - Сравнение момента инерции продольного ребра с требуемым

моментом инерции..................................................................................................240

Таблица П. 2.2 - Критические напряжения...........................................................242

Рисунок П. 2.2 - Зависимость приведенной ширины сжатой полки профилированных листов толщиной 1,0 мм от значения напряжений при

действии нормативных нагрузок...........................................................................244

Рисунок П. 2.3 - Зависимость приведенной ширины сжатой полки профилированных листов толщиной 0,9 мм от значения напряжений при

действии нормативных нагрузок...........................................................................245

Рисунок П. 2.4 - Зависимость приведенной ширины сжатой полки профилированных листов толщиной 0,8 мм от значения напряжений при

действии нормативных нагрузок...........................................................................246

Рисунок П. 2.5 - Зависимость приведенной ширины сжатой полки профилированных листов толщиной 0,7 мм от значения напряжений при

действии нормативных нагрузок...........................................................................247

Рисунок П. 2.6 - Зависимость приведенной ширины сжатой полки профилированных листов толщиной 0,6 мм от значения напряжений при действии нормативных нагрузок...........................................................................248

Рисунок П. 2.7 - Зависимость приведенной ширины сжатой полки профилированных листов толщиной 1,0 мм от значения напряжений при

действии расчетных нагрузок................................................................................249

Рисунок П. 2.8 - Зависимость приведенной ширины сжатой полки профилированных листов толщиной 0,9 мм от значения напряжений при

действии расчетных нагрузок................................................................................250

Рисунок П. 2.9 - Зависимость приведенной ширины сжатой полки профилированных листов толщиной 0,8 мм от значения напряжений при

действии расчетных нагрузок................................................................................251

Рисунок П. 2.10 - Зависимость приведенной ширины сжатой полки профилированных листов толщиной 0,7 мм от значения напряжений при

действии расчетных нагрузок................................................................................252

Рисунок П. 2.11 - Зависимость приведенной ширины сжатой полки профилированных листов толщиной 0,6 мм от значения напряжений при

действии расчетных нагрузок................................................................................253

Рисунок П. 2.12 - Зависимость «момент сопротивления - расчетные

напряжения» при сжатых широких полках HI 14-600.........................................254

Рисунок П. 2.13 - Зависимость «момент сопротивления - расчетные

напряжения» при сжатых широких полках Н80А-674........................................255

Рисунок П. 2.14 - Зависимость «момент сопротивления - расчетные

напряжения» при сжатых широких полках Н75-750...........................................256

Рисунок П. 2.15 - Зависимость «момент сопротивления - расчетные

напряжения» при сжатых широких полках Н60-845...........................................257

Рисунок П. 2.16 - Зависимость «момент сопротивления - расчетные

напряжения» при сжатых широких полках Н57-750...........................................258

Рисунок П. 2.17 - Зависимость «момент сопротивления - расчетные

напряжения» при сжатых широких полках НС44-1000......................................259

Рисунок 2.18 - Зависимость «момент сопротивления - расчетные напряжения» при сжатых узких полках Н80А-674.....................................................................260

Рисунок П. 2.19 - Зависимость «момент сопротивления - расчетные

напряжения» при сжатых узких полках Н75-750.................................................261

Рисунок П. 2.20 - Зависимость «момент сопротивления - расчетные

напряжения» при сжатых узких полках Н60-845.................................................262

Рисунок П. 2.21 - Зависимость «момент сопротивления - расчетные

напряжения» при сжатых узких полках Н57-750.................................................263

Рисунок П. 2.22 - Зависимость «момент сопротивления, момент инерции -

нормативные напряжения» при сжатых широких полках Н114-600.................264

Рисунок П. 2.23 - Зависимость «момент сопротивления, момент инерции -

нормативные напряжения» при сжатых широких полках Н80А-674................265

Рисунок П. 2.24 - Зависимость «момент сопротивления, момент инерции -

нормативные напряжения» при сжатых широких полках Н75-750...................266

Рисунок П. 2.25 - Зависимость «момент сопротивления, момент инерции -

нормативные напряжения» при сжатых широких полках Н60-845...................267

Рисунок П. 2.26 - Зависимость «момент сопротивления, момент инерции -

нормативные напряжения» при сжатых широких полках Н57-750...................268

Рисунок П. 2.27 - Зависимость «момент сопротивления, момент инерции -

нормативные напряжения» при сжатых широких полках НС44-1000..............269

Рисунок П. 2.28 - Зависимость «момент сопротивления, момент инерции -

нормативные напряжения» при сжатых узких полках Н80А-674......................270

Рисунок П. 2.29 - Зависимость «момент сопротивления, момент инерции -

нормативные напряжения» при сжатых узких полках Н75-750.........................271

Рисунок П. 2.30 - Зависимость «момент сопротивления, момент инерции -

нормативные напряжения» при сжатых узких полках Н60-845.........................272

Рисунок П. 2.31 - Зависимость «момент сопротивления, момент инерции -

нормативные напряжения» при сжатых узких полках Н57-750.........................273

Таблица П.2.3 -Приведенная толщина сталежелезобетонной плиты, см..........274

Таблица П. 2.4 - Нормативная нагрузка, действующая на стальной

'У

профилированный настил, при бетонировании бетононасосами, кН/м...........276

Таблица П. 2.5 - Расчетная нагрузка, действующая на стальной

профилированный настил, при бетонировании бетононасосами, кН/м2...........278

Рисунок П. 2.32 - Максимальные пролеты в зависимости от толщины слоя бетона над верхними полками настилов при сжатых широких полках

однопролетной схемы.............................................................................................280

Рисунок П. 2.33 - Максимальные пролеты в зависимости от толщины слоя бетона над верхними полками настилов при сжатых узких полках

однопролетной схемы.............................................................................................281

Рисунок П. 2.34 - Максимальные пролеты в зависимости от толщины слоя бетона над верхними полками настилов при сжатых широких полках

двухпролетной схемы.............................................................................................282

Рисунок П. 2.35 - Максимальные пролеты в зависимости от толщины слоя бетона над верхними полками настилов при сжатых узких полках

двухпролетной схемы.............................................................................................283

Рисунок П. 2.36 - Максимальные пролеты в зависимости от толщины слоя бетона над верхними полками настилов при сжатых широких полках

трехпролетной схемы..............................................................................................284

Рисунок П. 2.37 - Максимальные пролеты в зависимости от толщины слоя бетона над верхними полками настилов при сжатых узких полках

трехпролетной схемы..............................................................................................285

Приложения к главе 3.............................................................................................286

Таблица П. 3.1 - Редукционные коэффициенты деформативности пластины

гибкостью Х=70........................................................................................................287

Таблица П. 3.2 - Редукционные коэффициенты деформативности пластины

гибкостью Х= 100......................................................................................................293

Таблица П. 3.3 - Редукционные коэффициенты деформативности пластины

гибкостью 15 0......................................................................................................296

Таблица П. 3.4 - Редукционные коэффициенты деформативности пластины гибкостью Х=70 по формуле 3.59...........................................................................300

Таблица П. 3.5 - Редукционные коэффициенты деформативности пластины

гибкостью А,=100 по формуле 3.59.........................................................................303

Таблица П. 3.6 - Редукционные коэффициенты деформативности пластины

гибкостью А,=150 по формуле 3.59.........................................................................305

Приложения к главе 4.............................................................................................307

Рисунок П. 4.2 - Зависимости «нагрузка-сдвиг» для образцов с листом Н60-845-

1,0 без опорных анкеров (а) и с опорными анкерами (б)....................................308

Рисунок П. 4.3 - Зависимости «нагрузка-прогиб» для образцов с профилем

Н60-845-1,0 без опорных анкеров (а) и с опорными анкерами (б)....................309

Рисунок П. 4.4 - Зависимости «прогиб - нагрузка» для образцов с профилированным настилом Н80А-674-1,0 и Н80-674-1,0 с выштамповками

«змейка» (Е6)...........................................................................................................310

Таблица П. 4.1 - Определение максимального экспериментального

изгибающего момента.............................................................................................311

Таблица П. 4.2 - Определение теоретического максимального изгибающего

момента.....................................................................................................................312

Приложения к главе 5.............................................................................................313

Рисунок П. 5.1 - Общий вид испытания образца по неразрезной схеме...........314

Рисунок П. 5.2 - Расположение тензорезисторов в пролете и на средней опоре

...................................................................................................................................314

Рисунок П. 5.3 - Зависимости «прогиб - нагрузка» и «сдвиг - нагрузка»

образцы серии 1 (Н80А-674-1,0)............................................................................315

Рисунок П. 5.4 - Трещины в образцах серии 1.....................................................316

Рисунок П. 5.5 - Напряжения в настиле в середине пролета (а) и на средней

опоре (б) образцов серии 1.....................................................................................317

Рисунок П. 5.6 - Потеря местной устойчивости широких полок настила по поперечным овальным выштамповкам в сечении, расположенном на

расстоянии 1/3 пролета от опоры, в образцах серии 1........................................318

Рисун�