автореферат диссертации по строительству, 05.23.01, диссертация на тему:Сборно-монолитные перекрытия с подкреплением смешанного типа

ХАРЬКОВСКАЯ ГОСУДАРСТВЕННАЯ АКАДЕМИЯ ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОГО ТРАНСПОРТА

РГЬ Од

1 5 Май

АДИЛОВ АГАВЕРДИ ЭСКЕНДАРОВИЧ

УДК 624.012.46

СБОРНО-МОНОЛИТНЫЕ ПЕРЕКРЫТИЯ С ПОДКРЕПЛЕНИЕМ СМЕШАННОГО ТИПА

Специальность 05.23.01 - строительные конструкции, здания и сооружения

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Харьков - 2000

%

Диссертация является рукописью.

Работа выполнена в Харьковском государственном техническом университете строительства и архитектуры Министерства образования и науки Украины.

Научный руководитель - доктор технических наук, профессор

Шагин Александр Львович, Харьковский государственный технический университет строительства и архитектуры, заведующий кафедрой железобетонных и каменных конструкций

Официальные оппоненты:

- доктор технических наук Шмуклер Валерий Самуилович, Харьковская государственная академия городского хозяйства, профессор кафедры строительных конструкций;

- кандидат технических наук, старший научный сотрудник Азизов Талят Нурединович, директор Сумского центра научных исследований и проектирования промышленных зданий

и сооружений

Ведущая организация -

Донбасская государственная академия строительства и архитектуры Министерства образования и науки Украины, г. Макеевка

Защита состоится « О 2000 г. в часов на заседании

специализированного ученого совета Д64.820.02 Харьковской государственной академии железнодорожного транспорта по адресу: 61050, г. Харьков, пл. Фейербаха, 7.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Харьковской государственной академии железнодорожного транспорта по адресу: 61050, г. Харьков, пл. Фейербаха, 7.

Автореферат разослан » 2000 г.

Ученый секретарь специализированного

ученого сорета, к.т.н., доцент ^л^^^у Ермак Е.М.

НЦЩ .333 -02, 0

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы

Сборно-монолитные перекрытия с применением мелкоштучных элементов в настоящее время являются перспективными решениями как в новом строительстве, так и в реконструкции благодаря сниженным затратам энергетических и материальных ресурсов, возможности возведения в стесненных условиях, силами малых и средних строительных организаций. Однако применяемые в отечественном и зарубежном строительстве сборно-монолитные системы на основе мелкоштучных элементов «ручного веса» не позволяют перекрывать пролеты увеличенной длины. Локальное предварительное напряжение открыло возможность решения данной проблемы, но в случаях необходимости перекрытия помещений с пролетами увеличенной длины в двух направлениях разработанные на его основе балочные системы недостаточно эффективны. В то же время при реконструкции старой, особенно дореволюционной, застройки, строительстве объектов соцкультбыта, комфортного жилья и др. проблемы перекрытия помещений с пролетами увеличенной длины в двух направлениях постоянно возникают, что предопределяет необходимость проведения исследований и разработок по созданию сборно-монолитных перекрытий с применением локального предварительного напряжения и мелкоштучных элементов «ручного веса», конструктивные решения которых формировались бы так, чтобы эффективно использовалась их работа в обоих направлениях по схемам плит, различным образом опертых по контуру.

Выбранное направление исследований связано с основной научно-исследовательской тематикой кафедры железобетонных и каменных конструкций ХГТУСА по разработке энергосберегающих конструктивных решений в строительстве и реконструкции зданий и сооружений, а также по разработке проекта Государственных норм Украины по реконструкции «ДБН. Ремонт та пщсилення несучих конструкцш промислових буд1вель та споруд, що експлуатуються (реконструюються)", раздел "Кам'яш та армокам'яш конструкцп".

Цель работы - создание сборно-монолитных опертых по контуру плит перекрытий увеличенных пролетов в двух направлениях с подкреплением смешанного типа и разработка методики их расчета с учетом особенностей деформирования.

Задачи исследования:

1. Разработать конструкцию сборно-монолитных опертых по контуру плит перекрытий на основе сочетания локально предварительно напряженных и мелкоштучных элементов «ручного веса».

2. Теоретически и экспериментально исследовать работу узла сопряжения подкрепляющих монолитных и сборных балок двух направлений, определить принципы его конструирования.

3. Разработать методику расчета опертых по контуру плит перекрытий с подкреплением смешанного типа с учетом особенностей деформирования.

4. Экспериментально исследовать закономерности деформирования и разрушения предложенной локально предварительно напряженной подкрепленной сборно-монолитной плиты, опертой по контуру.

5. Сопоставить результаты расчета плиты по разработанной методике с данными, полученными в экспериментальных исследованиях.

6. Исследовать влияние соотношения параметров подкрепляющих балок на работу плиты в целом и сформировать принципы ее рационального конструирования.

7. Определить области эффективного применения разработанных конструкций.

8. Внедрить результаты настоящей работы.

Методы исследования. Направленное формирование и теоретические исследования конструкций перекрытия и его элементов с построением методик их расчета; экспериментальное изучение их работы, анализ и сопоставление результатов экспериментов и расчетов по разработанным методикам.

Научную новизну работы составляют:

- предложенные принципы формирования сборно-монолитных опертых по контуру плит перекрытий из мелкоштучных и монолитных локально предварительно напряженных элементов;

- экспериментально установленные закономерности работы сборно-монолитных перекрытий с подкреплением смешанного типа;

- результаты экспериментально-теоретических исследований узлов сопряжений сборных и монолитных подкрепляющих балок;

- методика расчета опертых по контуру плит, подкрепленных ортогональной системой перекрестных предварительно напряженных и обычных балок.

Практическая значимость диссертационной работы состоит в том, что предложенные конструкции сборно-монолитных опертых по контуру плит с подкреплением смешанного типа и разработанная методика их расчета открывают возможность в новом строительстве и реконструкции перекрывать помещения с увеличенными пролетами в двух направлениях при минимальном использовании опалубки, сниженных затратах энергетических и материальных ресурсов, без применения монтажных кранов и привлечения предприятий стройиндустрии.

Результаты работы внедрены в ЗАО «Витязь», где освоен выпуск мелкоштучных элементов для предложенных сборно-монолитных перекрытий; в проекте нормативного документа Украины «ДБН. Ремонт та пщсилення несучих буд^вельних конструкщй та основ промислових буд1вель та споруд, що експлуатуються (реконстругоються)».

Личный вклад :

- разработана конструкция опертой по контуру плиты перекрытия с ортогональной системой перекрестных обычных и локально предварительно напряженных балок;

- предложена методика расчета узла сопряжения сборных и монолитных балок и исследовано возникающее в нем напряженное состояние, даны рекомендации по его контурированию;

- выполнены экспериментальные исследования работы узла сопряжения сборных и монолитных подкрепляющих балок, сопоставлены данные, полученные расчетным путем и экспериментально;

- разработана методика расчета опертой по контуру плиты с подкреплением смешанного типа с учетом физической нелинейности и работы бетона в условиях двухосного напряженного состояния;

- на крупноразмерной модели предложенного перекрытия экспериментально исследованы закономерности его деформирования на различных стадиях нагружения, включая стадию разрушения; сопоставлены результаты экспериментов с данными, полученными расчетом по разработанной методике;

- осуществлено внедрение результатов диссертационной работы.

Апробация работы. Основные положения и результаты выполненных исследований и разработок были представлены и обсуждены на Международной конференции «Промышленность стройматериалов и стройин-дустрия, энерго- и ресурсосбережение в условиях рыночных отношений» (Белгород, 1997 г.), 3-й международной конференции «Сталежелезобе-тонные конструкции: исследования, проектирование, строительство, эксплуатация» (Кривой Рог, 1998 г.); научных конференциях ХГТУСА 1998 -1999 гг.

Публикации. Основные положения диссертации и результаты исследований опубликованы в 11 печатных работах.

Объем диссертации и ее структура. Диссертация состоит из вступления, 6 разделов, заключения и приложения. Полный объем диссертации 204 страницы, в том числе: 136 стр. машинописного текста, 2 таблицу 92 рисунка, использованных в работе литературных источников 149, 1 стр. приложения.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Введение посвящено обоснованию актуальности темы диссертации, общей характеристике работы; в нем приведены структура, данные об апробации и публикации результатов работы.

В разделе 1 дан анализ и классификация применяемых в строительстве конструктивных решений предварительно напряженных железобетонных перекрытий и способов их обжатия. По исполнению перекрытия разделяются на монолитные, сборные и сборно-монолитные, по статической схеме - на балочные и опертые по контуру плиты, которые вследствие работы в двух направлениях, являются более эффективными.

Предварительное напряжение плит, повышая трещиностойкость, позволяет существенно увеличить длины перекрываемых пролетов.

В развитие предварительно напряженного железобетона, способов обжатия, теории расчета значительный вклад внесли Бердичевский Г.И., Буракас А.И., Гвоздев A.A., Гийон И., Дмитриев С.А., Калатуров Б.А., Кривошеев П.И., Леонгардт Ф., Мадатян С.А., Маркаров H.A., Маньель Г., Михайлов В.В., Михайлов К.В.,Фрейсине Э. и др.

Оценке потерь напряжений, работе конструкций при длительном действии нагрузки посвящены исследования Александровского C.B., Ба-рашикова А.Я., Голышева А.Б., Фрайфельда С.Е., Щербакова E.H. и др.

Все перечисленные выше исследования в основном посвящены конструкциям, обжатым традиционными способами. Для обжатия монолитных элементов и систем эффективным является способ локального предварительного напряжения, разработанный Шагиным A.J1. и развитый его учениками Домбаевым И.А., Лаххамом X., Рифаи М., Салией Г.Ш. для балочных конструкций, Регми У.К. для монолитных плит, опертых по контуру. В то же время в условиях Украины более целесообразны сборно-монолитные решения плит с использованием неэнергозатратных мелкоштучных элементов.

Исследованию и расчету различного типа железобетонных опертых по контуру плит посвящены работы Байкова В.Н., Бондаренко В.М., Гвоздева A.A., Гнидца Б.Г., Здоренко B.C., Карпенко Н.И., Крылова С.М., Лившица Я.Д., Чихладзе Э.Д., Шагина А.Л., Шмуклера B.C., Яременко А.Ф. и др. Однако работа подкрепленных предварительно напряженных плит мало изучена, что обуславливает необходимость проведения соответствующих исследований.

Выполненный анализ состояния вопроса позволил в разделе 1 сформулировать задачи настоящего исследования.

В разделе 2 освещены сущность и особенности предложенного конструктивного решения сборно-монолитной опертой по контуру плиты пе-

рекрытия с подкреплением смешанного типа в виде ортогональной перекрестной системы монолитных локально предварительно напряженных балок одного направления и сборных неразрезных прогонов перпендикулярного направления.

Разработанное перекрытие (рис.1) формируется в строгой последовательности. Вдоль будущих монолитных подкрепляющих балок выставляется опалубка в виде последовательно расположенных щитов шириной 500...600 мм на опорных стойках. На них в перпендикулярном направлении устанавливаются стыкующиеся сборные прогоны, имеющие на опорах подрезки, в которых размещаются выпуски рабочей арматуры прогонов. Указанные выпуски на монтаже соединяются между собой с помощью приварки к ним арматурных вставок того же диаметра. Арматура прогонов и вставок должна иметь диаметр не менее 10 мм из регламентируемого нормами условия осуществления сварки непрерывным швом.

- Далее на нижние свесы прогонов укладываются пустотные блоки-вкладыши, имеющие соответствующие подрезки. Благодаря блокам-вкладышам и подрезкам формируется неудаляемая опалубка, образующая полость для бетонирования монолитной балки.

Затем устанавливается каркас с ненапрягаемой арматурой и пазооб-разователь с напрягаемой арматурой. Поверх блоков и прогонов располагают арматурную сетку полки плиты и производится бетонирование днища и стенок паза, а поверх блоков и прогонов - монолитной плиты.

Пазообразователь извлекается через 2...3 часа после бетонирования, локальное предварительное напряжение производится после набора монолитным бетоном передаточной прочности Rep. Оно состоит в оттягивании напрягаемой арматуры вниз и фиксации ее положения с помощью упорного стержня. Так как плита разделена пазами, обжатие происходит в одном направлении, как балок таврового сечения, включающего монолитные свесы полок. Обжатие конструкции имеет место в пределах длины паза, т.е. локально.

Контроль усилия натяжения напрягаемой арматуры Nsp осуществляется по величине стрелки оттягивания ур. Например, при оттягивании одной силой в середине пролета

у2

Nsp=2EspAsp-f , (1)

sp

где Esp и Asp - соответственно модуль деформаций и площадь поперечного сечения напрягаемой арматуры.

После зачеканки паза бетоном монолитная балка работает как изгибаемый элемент, предварительно напряженный традиционными способами.

Рис.1 Предлагаемое перекрытие с подкреплением смешанного типа 1-арматурная вставка, 2-арматурный выпуск прогона, 3-прогон, 4-пустотный блок-вкладыш, 5-монолитная железобетонная плита, 6-бетон зачеканки паза, 7-напрягаемая арматура, 8-упорный стержень.

Рис.2 1

Петлевой стык выпусков арматуры прогонов -петлевой арматурный элемент, 2-прогон

Рационален вариант, когда паз зачеканивается бетоном после удаления поддерживающих опалубочных щитов и стоек. В этом случае произойдет дополнительное обжатие благодаря работе конструкции по шпренгельной схеме, после чего паз зачеканивается.

Как следует из изложенного, предлагаемое перекрытие может возводиться без использования крана, предварительное напряжение не требует применения электроэнергии, так как осуществляется вручную с помощью простых винтовых домкратов. Снижается расход цемента, т.к. бетон повышенной прочности используется только в монолитных локально предварительно напряженных балках. В прогонах и монолитной плите применяется обычный бетон класса В15, в пустотных блоках-вкладышах -отходы производств.

Из условия необразования трещин в прогонах высотой сечения 200 мм на стадии возведения перекрытий определено расстояние между монолитными балками, составившее 2 м. Оно может быть увеличено за счет увеличения ширины опалубочного щита.

Разработаны элементная база (прогоны, пустотные блоки-вкладыши) перекрытий, принципы формования и оснастка, позволяющие осуществлять изготовление мелкоштучных элементов не только в условиях небольших производственных участков, но и непосредственно на стройплощадке.

Главным в разработанных принципах формования является то, что исключается необходимость в энергоемкой термовлажностной обработке изделий. Опалубочные формы сборно-разборные, после бетонирования они переставляются на новое место для формования следующего изделия. Набор прочности изделиями происходит вне форм и потому не ограничен жесткими временными рамками.

Ввиду того, что после приварки арматурных вставок арматура прогонов становится непрерывной в пределах всего пролета, перекрытие начинает работать по схеме опертой по контуру плиты, подкрепленной монолитными локально предварительно напряженными балками одного направления и неразрезными сборными прогонами - второго.

В разделе 3 рассматривается конструкция стыка прогонов в теле монолитных балок, благодаря которому создается неразрезность всей подкрепляющей системы.

В некоторых случаях сварка арматурных выпусков на монтаже затруднительна. Поэтому представилось целесообразным исследовать возможность применения бессварного петлевого соединения типа «стыка Пе-редерия». Петлевые арматурные элементы заранее привариваются к выпускам арматуры прогонов (рис.2).

Разработана методика расчета стыка, позволившая получить закономерность распределения усилия в арматуре петлевого элемента стыка

(2)

2 cos ct

где Nsn - усилие в выпуске арматуры прогона,

а - угол наклона прямолинейного участка петлевого элемента, /— коэффициент трения арматуры о бетон, <р - угловая координата.

Из (2) следует, что усилие в арматуре петлевого элемента существенно меньше, чем в выпуске арматуры прогона, вследствие чего для его изготовления может быть использована менее прочная сталь, обладающая большей пластичностью. Получены зависимости для оценки смятия бетона под давлением арматуры и его среза по контакту сопрягаемых петлевых элементов.

Проведенные экспериментальные исследования подтвердили приемлемость разработанной методики, отличия в результатах расчета и эксперимента не превосходили 8,7%.

На растяжение были испытаны различные типы стыков, отличающиеся степенью обетонирования петлевых арматурных элементов. Во всех типах стыков разрушение происходило вследствие среза бетона по контакту петлевых элементов.

Максимальные напряжения были зафиксированы в прямолинейных участках арматуры петлевых элементов (277...348 МПа), моделирующих выпуски арматуры прогонов, на криволинейных участках они были минимальны (45...55 МПа). Результаты испытаний показали, что изменение массивности бетонной части стыков в исследованном диапазоне не оказывало существенного влияния на их прочность.

Так как в реальных конструкциях стык прогонов находится в условиях поперечного изгиба, а не осевого растяжения, представилось необходимым исследовать также его работу в изгибаемых элементах.

Испытанные изгибаемые элементы представляли собой балки, состоящие из двух прогонов с подрезками и монолитного стыка в середине пролета. Общая длина двухпрогонного элемента 2,28 м. Первую серию составляли образцы с петлевым стыком, вторую - с сварным.

Стыкуемые прогоны имели подрезки, в которых размещались выпуски арматуры. В первой серии к выпускам арматуры приваривались петлевые элементы. Затем прогоны устанавливались подрезками друг к другу, петлевые элементы располагались в нахлестку и производилось за-

моноличивание пространства между прогонами. Т.е. воспроизводилось сопряжение прогонов между собой и с монолитной балкой. Во второй серии выпуски арматуры соединялись сваркой арматурных вставок, после чего также производилось замоноличивание сопряжения прогонов.

Испытание обеих серий проводилось на специально созданном стенде по схеме однопролетной шарнирно опертой балки, загруженной силой на границе стыка и одного из прогонов. Таким образом, в месте стыка одновременно действовали близкие к максимальным изгибающий момент и поперечная сила. Данное сочетание является наиболее опасным для стыка.

Нагружение осуществлялось домкратом ДГ-10, давление в котором создавалось маслостанцией ПНСР-400. Нагрузка трещинообразования для образцов обеих серий была примерно одинаковой и составила Fcrc = 4 кН. Величины разрушающих нагрузок составили для серии 1 - Ри, = 11,2 кН, для серии 2 - Ри2 — 12,8 кН, т.е. достаточно близкие. Однако характер разрушения был принципиально отличным. Разрушение образцов серии 1 происходило по магистральной наклонной трещине, хрупко, вследствие среза бетона, значение относительного прогиба в момент разрушения

L 110'

Образцы серии 2 разрушались как обычные железобетонные изгибаемые элементы по нормальному сечению, вследствие текучести растянутой арматуры и раздробления сжатого бетона, при существенно больших при разрушении относительных прогибах = ^ •

Близость значений разрушающих нагрузок.в сериях 1 и 2 говорит о возможности применения бессварных петлевых стыков прогонов, однако ввиду хрупкого характера разрушения требуются, как в «стыке Переде-рия», постановка дополнительных стержней, повышающих степень надежности соединения, и объединительных элементов.

Раздел 4 посвящен разработке методики расчета предлагаемой конструкции перекрытия. Расчетная модель выбирается в зависимости от стадии работы. Например, в стадии обжатия, когда паз пересекает основную часть пролета плиты, усилия возникают только в монолитных балках таврового сечения. В перпендикулярном направлении (в прогонах) усилия не возникают.

После зачеканки паза перекрытие начинает работать по схеме подкрепленной балками опертой по контуру плиты. Аппарат расчета построен на использовании метода конечных элементов и программного комплекса «Мираж». Конструкция перекрытия разделяется на две части: пли-

ту (полку) и подкрепляющую систему перекрестных балок. Плита разбивается на прямоугольные оболочечные элементы, расположенные в срединной плоскости, балки - на оболочечные элементы, расположенные в вертикальной плоскости (5 элементов по высоте сечения балки). Связь между конечными элементами плиты и балок жесткая.

Так как плита (полка) опирается на весьма жесткие пустотные блоки-вкладыши, в ней не возникают трещины. Т.е. она представляется состоящей из двухосно сжатых сплошных элементов, которые приводятся к нелинейно деформируемым изотропным по методу, предложенному Ша-гиным А.Л., в зависимости от соотношения величин действующих в них

напряжении —.

Внецентренно растянутые прогоны и монолитные балки с трещинами приводятся к сплошным элементам того же сечения, но с значением модуля деформаций, обеспечивающим их эквивалентность по величине жесткости.

Определение напряженно-деформированного состояния и величин жесткостей балок и прогонов производится с привлечением диаграмм деформирования бетонов и арматур, уравнений равновесия, гипотезы плоских сечений. Линеаризация достигается применением метода последовательных приближений.

Таким образом, расчетная модель конструкции перекрытия в строгой постановке представляется пластиной с переменным по поверхности, но единым для каждого сечения модулем деформаций бетона, жестко сочлененной с системой подкрепляющих балок, имеющих переменные по их длине и по высоте сечений модули деформаций бетона и арматур. После появления трещин в балках, учитывая преобладание в сечениях растягивающих усилий, вклад бетона в их работу можно, как обычно, отразить коэффициентами оценивающими уровни «помощи» растянутого бетона с трещинами арматурам.

При оценке напряженного состояния в сечениях рассматривается только работа арматур без учета вклада растянутого бетона с трещинами.

Изложенная расчетная модель позволяет учесть перераспределение усилий между направлениями, подкрепляющими балками и сечениями в силу ортотропии, нелинейности деформирования бетона и арматур, а также трещинообразования.

Так как заранее не представляется возможным установить характер напряженно-деформированного состояния в конструкции и ее элементах в момент исчерпания несущей способности, расчет перекрытия в целом осуществляется методом последовательных нагружений с организацией

итерационных процессов определения НДС и величин жесткостей на каждом шаге нагружения. В процессе последовательного перебора выявляются нагрузки, соответствующие достижению предельных состояний I и II групп.

В разделе 5 представляются методика и результаты проведенного экспериментального исследования фрагмента перекрытия размерами в плане 3,3 х 3,1 м, который опирался по контуру на мощную стальную пространственную раму. Фрагмент состоял из локально предварительно напряженной балки одного направления и сборных железобетонных, прогонов перпендикулярного направления.

Прогоны имели на одном конце подрезки с выпусками рабочей арматуры 010 мм класса А-Ш. Они устанавливались указанными концами на металлический опалубочный щит, поддерживаемый стойками. Выпуски арматуры соединялись арматурными вставками 010 мм класса А-Ш с помощью сварки. Затем устанавливались пустотные блоки-вкладыши, каркас с ненапрягаемой арматурой, деревянный пазообразователь с напрягаемой арматурой и производилось бетонирование монолитной плиты и балки. После набора бетоном прочности напрягаемая арматура была оттянута вниз силой в середине длины паза и зафиксирована. Стрела оттягивания — 66 мм. По расчету при данной стреле оттягивания напряжения должны были составить asp = 435,6 МПа. Измеренным с помощью рычажных тензометров деформациям соответствовали напряжения crsp= 450 МПа, т.е. отклонения между значениями, полученными расчетом и в эксперименте, составили 3,2%. Аналогичные отклонения для бетона в нижнем крайнем волокне составили 8,45%, в верхнем - 9,3%.

В перпендикулярном направлении деформации были весьма малы, т.е. наличие паза практически разделяло плиту на две части и обжатие происходило по балочной схеме вдоль паза.

Важно, что практически отсутствовали потери напряжений в арматуре от ползучести и усадки бетона. Аналогичные результаты для локально предварительно напряженных балок были получены Лаххамом X., Ри-фаи М., Салией Г.Ш. и др.

После зачеканки паза под нагрузкой конструкция работала по схеме плиты, опертой по контуру, о чем свидетельствуют замеры деформаций и отрыв углов с образованием соответствующих трещин.

Нагрузка на перекрытие создавалась гидравлическим домкратом ДГ-50, который упирался в ригель рамы (рис.3), закрепленной в силовом полу. С помощью системы стальных траверс усилие от домкрата передавалось на 16 точек перекрытия, что было близко к равномерно распределенной нагрузке.

Рис.3 Общий вид испытаний фрагмента перекрытия

Рис.4 Изменение характера эпюр прогибов монолитной локально предварительно напряженной балки по мере роста нагрузки

1-монолитная балка, 2-прогон

Первые трещины образовались в прогонах при создаваемой домкратом нагрузке Рд = 30 кН. Прогибы прогонов росли значительно интенсивней, чем прогибы монолитной балки. При этом форма эшоры прогибов прогонов была традиционной с максимальным значением в середине пролета, у монолитной балки - соответствовала шпренгельной схеме работы: максимальные значения прогибов были зафиксированы примерно в четвертях пролета (рис.4).

После появления трещин в монолитной балке при нагрузке Ра = 70 кН эпюра прогибов приобрела традиционный вид (рис.4).

Ускоренный рост деформаций в растянутой зоне прогонов наблюдался до появления трещин в монолитной балке. После их появления происходило перераспределение усилий с балки на прогоны (диаграмма роста деформаций в монолитной балке на рис. 5 изменила кривизну).

Величина предельной нагрузки составила /¿=285 кН, относительный

с А 1

прогиб в предшествующий ее достижению момент составил — =-.

£, 107

Сопоставление результатов расчета и экспериментально полученных данных показало их хорошее соответствие и правильность выбранной расчетной модели перекрытия. Испытания подтвердили высокие дефор-мативно-прочностные показатели предлагаемой конструкции перекрытия.

Раздел 6 посвящен определению путей и освещению особенностей внедрения результатов работы. В нем приведены данные об освоении выпуска элементов перекрытия в строительной фирме «Витязь» в г. Харькове и об использовании разработанного решения перекрытия в проекте нормативного документа Украины «ДБН. Ремонт та шдсилення несучих конструкций промислових буд1вель та споруд, що експлуатуються (реконструюються)», раздел «Кам'яш та армокам'яш конструкци».

В указанном документе рекомендуется разработанное сборно-монолитное перекрытие с подкреплением смешанного типа применять при надстройке малоэтажных зданий для получения комфортных помещений с свободной планировкой. Сочетание сборных мелкоштучных и монолитных локально предварительно напряженных элементов обеспечивает возможность возведения надстройки в стесненных условиях, без использования монтажных кранов.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

1. Разработана эффективная конструкция сборно-монолитного перекрытия на основе мелкоштучных элементов "ручного веса", позволяющая получать помещения с пролетами увеличенной длины (до 10... 12 м) в двух

направлениях. По статической схеме оно представляет собой опертую по контуру монолитную плиту с подкреплением смешанного типа в виде ортогональной системы монолитных локально предварительно напряженных балок одного направления и сборных неразрезных прогонов перпендикулярного направления без предварительного напряжения.

2. Разработаны элементная база для предложенного перекрытия, принципы формования прогонов и пустотных блоков-вкладышей, а также реализующая их оснастка.

3. Предложены и экспериментально исследованы два варианта (сварной и петлевой) стыка прогонов, обеспечивающие непрерывность их армирования и соответственно неразрезность конструкции в ненапрягае-мом направлении.

4. Разработана и подтверждена экспериментами методика расчета петлевых стыков в нахлестку, позволяющая оценивать напряженное состояние в бетоне стыка и петлевых арматурных элементах.

5. Разработана методика оценки напряженно-деформированного состояния и несущей способности опертой по контуру плиты с подкреплением смешанного типа, учитывающая перераспределение усилий, обусловленное физической нелинейностью, конструктивной ортотропией и локальным предварительным напряжением.

6. Численно исследованы закономерности распределения усилий в элементах предлагаемых подкрепленных плит на различных стадиях работы конструкции.

7. Проведено испытание натурного фрагмента перекрытия, позволившее выявить особенности его деформирования, трещинообразования и разрушения, доказать, что сформированная предложенным образом конструкция работает в двух направлениях по схеме плиты, опертой по контуру. Подтверждено, что потери напряжений при локальном обжатии существенно меньше, чем при традиционных способах предварительного напряжения.

8. Сопоставление результатов испытания и расчета по разработанной методике показало их приемлемое соответствие, расхождения не превышали 11%.

9. Определены области рационального применения перекрытий с подкреплением смешанного типа в новом строительстве и реконструкции, осуществлено внедрение в строительной фирме "Витязь".

10. Результаты диссертационной работы использованы при составлении проекта нормативного документа Украины "ДБН. Ремонт та пщсилення несучих конструкций промислових буд1вель та споруд, що екс-плуатуються (реконструюються)", раздел "Кам'яш та армокам'яш конст-рукца".

Основные положения опубликованы в следующих работах:

1. Адилов А.Э. Элементная база для формирования перекрытий увеличенных пролетов // Науковий вюник буд1вництва.-Вип. 4.-Харкт: ХДТУБА, 1998.-№ 4.-С. 44-47.

2. Адилов А.Э. Армирование смешанного типа для перекрытий реконструируемых зданий И Коммунальное хозяйство городов.-Вып. 16,-Киев: Изд. «Техника», 1998.-С. 14-17.

3. Адилов А.Э. Напряженное состояние в петлевых стыках выпусков арматуры элементов перекрытий // Науковий В1сник буд1'впицтпа.-Вип.

6.-ХарК1в: ХДТУБА, 1999.-С. 29-34.

4. Адилов А.Э. Экспериментальные исследования петлевых соединений прогонов в перекрытиях с подкреплением смешанного типа // Науковий вшник буд1вництва.-Вип.7.-Харюв: ХДТУБА, 1999.-С.38-41.

5. Шагин А.Л., Адилов А.Э., Домбаев И.А. Предварительно напряженные перекрытия, опертые на контуры различной податливости.-Сб. докладов конф. «Промышленность стройматериалов и стройиндустрия, энерго- и ресурсосбережение в условиях рыночных отношений».-Часть 6-

7.-Белгород: БелГТАСМ, 1997.-С. 24-29.

6. Шагин А.Л., Адилов А.Э. Конструкции малоэтажных зданий со свободной планировкой.-Проблеми теор1У 1 практики загпзобетону.-Полтава: Вид. ПДТУ, 1997.-С. 470-473.

7. Шагин А.Л., Адилов А.Э. Перекрытия с армированием смешанного типа // Науковий вюник буд1вництва.-Вип. З.-Харюв: ХДТУБА,

1998.-С. 57-60.

8. Шагин А.Л., Домбаев И.А., Адилов А.Э. Предварительно напряженные элементы с изменяющейся схемой работы // Сталеза-Л13обетонш конструкщ'ь-Кривий Рц: КТУ, 1998.-С. 227-230.

9. Шагин А.Л., Салия Г.Ш., Адилов А.Э. Особенности применения шагового метода в расчетах предварительно напряженных конструкций // Коммунальное хозяйство городов.-Киев: Изд. «Техшка», 1999.-Вып.18.-С. 6-10.

10. Шагин А.Л., Адилов А.Э. Принципы расчета перекрытий комбинированного типа и их экспериментальная проверка I/ Науковий вюник бущвництва.-Вип.8.-Харк1в: ХДТУБА, 1999.-С.76-80.

11. Шагин А.Л., Салия Г.Ш., Адилов А.Э., Магомедов Ю.А. Локально предварительно напряженные перекрытия и покрытия повышенной жесткости // Науковий В1сник будшництиа.-Вип. 5.-Харк1в: ХДТУБА,

1999.-С.56-59.

АНОТАЦ1Я

Адшов А. Е. Збфно-монолггш перекриття з подкреплениям змшано-го типу. - Рукопис.

Дисертац1я на здобуття наукового ступеня кандидата техшчних наук за спец!альн1стю 05.23.01 - буд1вельш конструкций буд1вл1 та споруди.-XapKiecbKa державна академия залпничного транспорту, Харюв, 2000.

Дисертащя присвячена створенню нового типу зб1рно-монолпних опертих по контуру плит, пщкршлених ортогональною системою пере-хресних балок, монолтшх локально обтиснених одного напрямку i зб'ф-них без попереднього напруження перпендикулярного напрямку.

Розроблет елементна база, принципи формування ггрогошв та бло-мв-вкладиппв, зведення перекрить та i'x попереднього напруження.

Ёкспериментально дослщжено роботу запропонованих конструкций стик1в прогошв.

Розроблено методику розрахунку опертих по контуру плит з шдкрь пленням змшаного типу, яка враховуе ф^зичну нeлiнiйнicть, роботу бетону в умовах двовкного тиску, особливост1 трвдиноутворения.

Проведен! експеримснтальш дослщження розробленого перекриття.

Результата робота впроваджеш в буд1вельнш ф1рм! «Вггязь», в про-eirri нормативного документу Украши «ДБН. Ремонт та шдсилення несу-чих буд1вельних конструкцш та основ промислових споруд, що експлуа-туються (реконструюються)», роздш «Кам'яш та армокам'яш конструк-цп».

Юпочов1 слова: оперта по контуру плита, локальне попередне напруження, стик, перехресш балки, трвдиноутворения, вщносний прогин.

Adilov А. Е. Precast-monolithic floor with reinforcement of mixed type.-Manuscript.

Thesis for a technical scientific degree. Speciality 05.23.01 - building constructions, buildings and structures.-Kharkov State Academy of Railway Transport, Kharkov, 2000.

The thesis is dedicated to the creation of the new type precast-monolithic supported along the contour slabs reinforced by the orthogonal system of the crossed beams, monolithic locally wrung out of one direction and precast without prestressing of perpendicular direction.

An element base, principles of purling and blocks-inserts forming, erection of the floors and their prestressing have been developed.

The work of the suggested constructions of the purling joints has been investigated experimentally.

The methods of calculation of the slabs supported along the counter with reinforcement of mixed type has been developed. This method takes into account physical non-linelity, work of the concrete under the conditions of double pressure, peculiarities of the crackforming.

Experimental investigations of the developed floor have been carried out.

The results of the work are inculcated into the building «Vitjaz», in project of the Ukraine standard document «DBN. Repairing and reinforcing of the bearing building constructions and the foundations of the industrial buildings, that are being maintained (reconstructed)», issue «Stone and reinforced stone structures».

Key words: supported along the contour slab, local prestressing, joint, crossed beams, crackforming, relative purlin.

Адилов А.Э. Сборно-монолитные перекрытия с подкреплением смешанного типа.-Рукопись.

Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук по специальности 05.23.01 - строительные конструкции, здания и сооружения." Харьковская государственная академия железнодорожного транспорта, Харьков, 2000.

Диссертация посвящена созданию эффективных конструкций сборно-монолитных перекрытий увеличенных пролетов в двух направлениях, разработке принципов направленного формирования и оценки их напряженно-деформированного состояния.

Предложено решение перекрытия на основе монолитных локально предварительно напряженных и сборных мелкоштучных элементов «ручного веса», отличающееся сниженными энергетическими и материальными затратами, возможностью возведения без использования монтажных кранов, в стесненных условиях.

По статической схеме работы перекрытие представляет собой опертую по контуру плиту, подкрепленную ортогональной системой перекрестных локально предварительно напряженных балок одного направления и сборных прогонов с соединенной непрерывно рабочей арматурой перпендикулярного направления.

Из условия необразования трещин на стадии возведения определена предельная длина пролета прогона, намечены пути ее увеличения.

Разработаны элементная база предложенных перекрытий, принципы формования прогонов и пустотных блоков-вкладышей, в условиях стройплощадки, без применения энергоемкой термовлажностной обработки.

Экспериментально подтверждена надежность стыка прогонов в пределах поперечного сечения монолитных балок с помощью приварки арматурных вставок к выпускам арматуры смежных прогонов. Разработана методика расчета и экспериментально исследована предложенная конструкция петлевого соединения выпусков арматуры прогонов в нахлестку.

Проведены экспериментальные исследования балок, состоящих из двух прогонов с подрезками и выпусками арматуры, объединенных монолитными стыками. Двухпрогонные конструкции с петлевыми стыками в нахлестку имели примерно ту же несущую способность, что и с сварным соединением выпусков арматуры. Однако хрупкий характер их разрушения требует постановки дополнительных элементов, повышающих надежность стыка.

Определена возможность создания дополнительного обжатия за счет рациональной последовательности возведения перекрытия.

Разработана методика расчета опертой по контуру плиты перекрытия с подкрепляющей системой перекрестных балок смешанного типа, учитывающая физическую нелинейность, работу бетона в условиях двухосного сжатия, особенности трещинообразования. Она построена на использовании метода последовательных нагружений в сочетании с линеаризующими итерационными процессами на каждом их шаге. Решение осуществляется методом конечных элементов с помощью программного комплекса «Мираж» Выполнено численное исследование предложенной конструкции перекрытия, выявившее степень влияния уровня нагружения на характер распределения усилий в ее элементах.

Проведено экспериментальное исследование натурного фрагмента предложенного перекрытия размером в плане 3,3 х 3,1 м, установлены закономерности его деформирования, исчерпания несущей способности, распределения усилий. Сопоставление результатов эксперимента и расчета по разработанной методике показало их приемлемое соответствие.

Даны предложения по использованию разработанных решений в новом строительстве и реконструкции.

Результаты работы внедрены в строительной фирме «Витязь» и в проекте нормативного документа Украины «ДБН. Ремонт та пхдсилешм несу-чих буд1вельних конструкций та основ промислових споруд, що експлуа-туються (реконструюються)», раздел «Кам'яш та армокам'яш КОНСТРУКЦИЙ.

Ключевые слова: опертая по контуру плита, локальное предварительное напряжение, стык, перекрестные балки, трещинообразование, относительный прогиб.

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Сборно-монолнтные перекрытия с подкреплением смешанного типа

Адилов Агаверди Эскендарович

Ответственный за выпуск Романенко В.В.

Подписано к печати 09.03.2аоо г.

Формат бумаги 60 х 84 1/16 Бумага для множительных аппаратов Печать офсетная. Усл.-печ. л. 1,0. Уч.-изд.л. 1,2.

Зак. № Н2. Тираж 100 экз._

Изд. ХарГАЖТ, 61051, г.Харьков-50, пл. Фейербаха,7 Тип. ХарГАЖТ, 61051, г.Харьков-50, пл. Фейербаха,7