автореферат диссертации по строительству, 05.23.01, диссертация на тему:Влияние концентрации и разрежения арматуры на прочность и деформативность опертых по контуру плит перекрытий жилых зданий

РГ8 ОД

■1ЦёнтральНнй ордена Трудового Красного Знамени научно-исследовательский и проектннй институт типового а экспериментального проектирования жилища ( ЦНЙИ2П жилища )

На правах рукописи

ОСПАНОВ Абдулкалям Нурмуханович

ВЛИЯНИЕ КОНЦЕНТРАЦИИ И РАЗРЕЖЕНИЯ АРМАТУРЫ НА ПРОЧНОСТЬ И ДЕФОРМАТИВНОСТЬ СПЕРТЫХ ПО КОНТУРУ ПЛИТ ПЕРЕКРЫТИЙ ШШХ ЗДАНИЙ

05.23.01 - Строительные конструкции, здания и сооружения

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Москва - 1993

Работа выполнена в Центральном ордена Трудового Красного Знамени научно-исследовательском и проектном институте типового и экспериментального проектирования жилища (ЦНИИЗД жилища)

Научный руководитель - доктор технических наук

В.С.ЗЫРЯНОВ

Официальные оппоненты: доктор технических наук,

профессор А.С.ЗАЛЕСОВ кандидат технических наук, доцент Н.И.СЕНКН

Ведущая организация - ЦНШЖ им. В.А.Кучеренко

Защита состоится "ЗУ" , и*1ртег 1993г> в Ю ч.

на заседании специализированного Совета К.033.14.01 в Центральном ордена Трудового Красного Знамени научно -исследовательском и проектном институте типового и экспериментального проектирования жилища (ВДИИЗП жилища) по адресу: 127434, Москва, Дмитровское шоссе, 9, кор. "Б".

С диссертацией можно ознакомиться в научно-методическом фонде ЦНИИЭП жилища.

Автореферат разослан

Ученый секретарь специализированного Совета кандидат технических наук, с.н.с.

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность работы. Сборные железобетонные перекрытия являются металлоемкими строительными конструкциями в жилых зданиях. В стране ежегодно возводятся жилне дома площадью более 70 млн. м2 и, следовательно, выпускается такое же количество перекрытий. Поэтому проблема экономии металла в плитах перекрытий является актуальной. Не менее ватаой является задача сокращения трудозатрат при изготовлении плит перекрытий.

Одним из направлений решения задачи следует считать дальнейшее соверпенствование методов расчета и конструирования опертых по контуру плит перекрытий крупнопанельных жилых зданий.

В большинстве крупнопанельных домов, имеющих конструктивную систему с несущими поперечными и продольными стенами (серии 90, 91, 97, 121 и др.), применяются перекрытия размером на комнату или пол-комнаты. Наиболее распространены здания с малым шагом поперечных несущих стен и перекрытиями, опертыми по контуру.

Железобетонные сплошные плиты перекрытий жилых зданий, опертые по контуру, армируют, как правило, сварными сетками, в которых применяется обычно сталь малых диаметров: 6-8 км в коротком и 4-5 мм в длинном направлении. При этом шаги стержней регламентированы СНиП 2.03.01-84 "Бетонные и железобетонные конструкции. Нормы проектирования'.' и ограничены 200 мм и 1,5 толщинами плиты.

В настоящее время на многих предприятиях КПД имеют место неритмичные поставки арматурной стали малых диаметров, и в связи с этим заменяют их стержнями болыпих диаметров, например, 10 мм и более. При указанных вше ограничениях СНиЛ по величине шагов арматуры такая замена приводит к необоснованному перерасходу стали.

Существовавшими до настоящего времени методами расчета нельзя было учесть выгоду концентрации арматуры на различных участках по площади плиты. Разработанные в ЦНИИЗП жилища предложения по новым методам расчета плит с учетом пространственной работы позволяют эффективнее использовать арматуру

как при равномерном армировании, так и в еще большей степени при концентрации ее расположения в наиболее напряженных сечениях. Согласно теории выгодной является концентрация арматуры у центра плит, опертых по контуру, и у свободного края плит, опертых по трем сторонам. На других участках плит арматура устанавливается соответственно с разрежением.

В нашей стране и за рубежом был проведен ряд исследований по выявлению эффекта концентрации и разрежения арматуры на различных участках плит, опертых по контуру. Однако результаты этих исследований нельзя признать исчерпывающими, поскольку размеры, толщины, конфигурация опытных образцов в большинстве случаев были далеки от соответствующих параметров плит, применяемых для перекрытий жилых зданий массовых серий. Кроме того, в одних случаях результаты опытов не увязывались с современными методами оценок прочности плит по деформированной схеме с учетом их пространственной работы, в других - было испытано слишком малое количество опытных образцов, отсутствовали рекомендации по конструированию.

Актуальность диссертационной работы заключается в необходимости совершенствования методов расчета и конструирования опертых по контуру сплошных плит перекрытий крупнопанельных жилых зданий с концентрацией арматуры у центра и разрежением по краям и с увеличенными шагами и диаметрами стержней по всему пролету, внедрение которых в практику строительства и проектирования дает значительный экономический эффект.

Целью работы является изучение елияния на прочность и деформативность опертых по контуру плит перекрытий концентрированного и разреженного армирования и увеличения расстояний между стержнями при равномерном армировании, выявление особенностей их статической работы, совершенствование методов расчета и снижение металлоемкости плит.

На защиту выносятся следующие основные научные результаты:

- оценка несущей способности опертых по контуру плит по деформированной схеме метода предельного равновесия; рас-

четная схема, включающая треугольную фородг сжатой зоны и наклонные основания на угловых линиях излома; определение прогиба плит толщиной 10 - 16 см в предельном состоянии по уточненной формуле с введением эмпирического поправочного коэффициента К=0,7; предельные значения поперечной силы при нарушении сцепления арматуры с бетоном, соответствующе величинам диаметров стержней и шагов между ниш;

- предложения по увеличению шагов стержней в сплошных плитах, опертых по контуру, до 80-90 см и уменьшению длины заведения арматуры за грань опоры до (3 + 4) • (£ при использовании стержней & 10-12 мм; концентрации арматуры короткого направления у центра опертых по контуру плит с коэффициентом концентрации =2; применению стержней ^ 6 мм класса Ат-1Ус с более высокими прочностными характеристиками при разреженном армировании.

Достоверность полученных результатов обеспечена экспериментальными и расчетно-теоретическими исследованиями опертых по контуру сплошных плит перекрытий в натуральную величину и уменьшенных размеров, а также балочных фрагментов.

Научная новизна работы заключается в установлении зависимости прочности и деформатиЕности опертых по контуру шит от концентрации арматуры у центра и разрежения у краев, характеризующихся пластическим разрушением; определении расчетной схемы для оценки прочности; выявлении зависимости поперечной силы, характеризуемой нарушением анкеровки арматуры у опор, от величины диаметров стержней и шагов между ними; установлении границы концентрации арматуры у центра и разрежения по краям.

Практическое значение работы заключается в обеспечении в заводских условиях для опертых по контуру плит перекрытий взаимозаменяемости армгтурн малых диаметров 6-8 мм на большие 10-12 мм, позволяющей при обоснованно": эквивалентно": замене исключить перерасход стали до 30%. Использование концентрации арматуры у центра и разрежения у краев в таких плитах снижает расход рабочей арматуры до 4-9%.

Внедрение результатов исследований осуществлено в 1992г.. в Жуковском ДСК при строительстве жилых до:.:ов серии 121 к на Тверском ПС0 КПД при строительстве жилых домов зонально:" серии с общим годовым объемом производства 270 тыс.м2, где

получено снижение расхода рабочей арматуры до 0,9 кг/м^.

Апробашя работы. Основные положения диссертации доложены на научно-технической конференции "Рынок и проблемы развития науки и техники Казахстана", Москва, 1992г., на научно-технической конференции "Вопросы совершенствования строительства",Владикавказ, 1992г., на заседании отдела конструктивных элементов жилых зданий ЦКИИЗП жилища в 1992г., на заседании секции конструкций НТО ВДИИЭД жилища в 1993г.

По теме диссертации опубликовано 6 печатных работ.

Объем и структура диссертации. Диссертация состоит из введения, пяти глав, общих выводов и рекомендаций, списка литературы из 98 наименований и приложения, содержит страниц текста, 19 таблиц, 31 рисунков. Общий объем страниц.

Работа выполнена в отделе конструктивных элементов жилых зданий ЩШИЗП жилища под руководством д.т.н. В.С.Зырянова по темам ОНИР 4-7479, 4-7583.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении изложена актуальность исследуемой проблемы, научная новизна и практическая ценность полученных в диссертации результатов.

В первой главе приводится краткий обзор отечественных и зарубежных экспериментально-теоретических исследований и конструкторсгшх разработок сплошных железобетонных плит перекрытий, опертых по контуру.

Приводится систематизированный обзор-анализ отечественных и зарубежных исследований, направленных на изучение проблемы преимущества различного расположения арматуры в плитах перекрытий. Рассмотрены технико-экономические предпосылки вариантного армирования при замене стержней разных диаметров, а также вопросы обеспечения анкеровкк арматуры в приопорных участках плит, связанной с явлением сцепления ее с бетоном.

Решению перечисленных вопросов были посвящены работы многих исследователей: Р.Л.Айвазова, Ш.Л.Алиева, К.X.Антонова, Т.И.Астровой, В.Н.Байкова, А.Л.Гвоздева, Л.Н.Зайцева,

В.С.Зырянова, Ю.А.Ивашенко, Ю.Л.Изотова, Н.И.Карпенко, В.Г.Колбасина, С.М.Крылова,A.A.Оатула, Ю.А.Рогатина, A.C. Семченкова, Т.К.Хайдукова, М.Ы.Холмянского, С.Е.Фрайфельда,. А.Я.Эппа, В.Ю$ерова и др. Из зарубежных рассмотрены работы Д.А.Абрамса, М.Бриса, Л.Винидаого, Р.Вуда, А.Гверрина, И.Гийона, Н.Х.Гланвилля, Ю.Гото, К.Иогансена, К.Кемпа, М.А.Маспратта, Ц.Меруани, Ц.Морли, А.Х.Нильсона, С.Т.Одма-на, Р.Парка, Е.С.Перри, Г.Рема, Д.Роблнсона, А.Савчука, Р.Тэйлора, В.Хэйса и др.

Обзор публикаций показал, что в строительной практике в плитах перекрытий, опертых по контуру, изучали и применяли в основном равномерное армирование из стали малых диаметров (6 и 8 мм).Анализ результатов проведенных исследований позволил сделать выводы об эффективности плит с концентрацией и разрежением арматуры на ее различных участках и с увеличенными шагами стержней по всему пролету.

Изучение состояния вопроса привело к определению задач научного исследования и основному выводу о необходимости совершенствования методов расчета и конструирования опертых по контуру сплошных плит перекрытий жилых зданий с концентрацией арматуры у центра и разрежением по краям и с увеличенными шагами стержней в обоих направлениях.

Были сформулированы следующие задачи исследования:

- установить применимость метода предельного равновесия для расчета прочности опертых по контуру плит с концентрацией и разрежением арматуры на различных участках и с увеличенными шагами стержней по всему пролету;

- оценить зависимость поперечной силы, характеризуемой нарушением сцепления арматуры с бетоном у опор в плитах перекрытий, от величины диаметров стержней и шагов между ниш, и установить пределы уменьшения длины заведения стержней диаметрами 10-12 мм за грань опоры;

- установить границы возможной концентрации аркатуры у центра опертых по контуру плит и разрежения по краям и увеличения расстояния между стержнями;

- определить расчетную схему для оценки несущей способности плит с концентрацией и разрежением арматуры на различных участках и увеличенными шагам: в обоих направлениях;

- разработать рекомендации по расчету и конструирования опертых по контуру плит перекрытий с концентрацией арматуры у центра и разрежением по краям и с увеличенными шагами по всему пролету с использованием стержней диаметрами 10-12 мм.

Вторая глава посвящена исследованию и обоснованию критериев необходимой степени анкеровки арматуры ^ 10 мм и более у опор и возможностей расширения интервала расстояний между стержнями, регламентированных СНиП 2.03.01-84. Важной предпосылкой успешного решения этой проблемы явилось то, что в опертых по контуру сплошных плитах перекрытий жилых зданий при эксплуатационных нагрузках трещины по расчету не образуются, и они работают в упругой стадии. Критерием нарушения сцепления арматуры с бетоном у опор должна быть величина поперечной силы, сопротивление которой определяет достаточность анкеровки стержней 6 Ю мм и более в приопорных зонах плит. Согласно теории расчета пластин у плит, опертых по контуру, распределение поперечной силы вдоль опорного контура существенно неравномерно и подчиняется параболическому закону с максимальными ординатами в серединах сторон.

Анализ показал, что действующие в плитах поперечные силы значительно меньше их предельных величин, подсчитанных по формулам СНиП 2.03.01-84, следовательно, возможность нарушения сцепления арматуры с бетоном в приопорных сечениях плит, опертых по контуру, исключается.

Проверка на продавливанке плитных конструкций (без поперечной арматуры) показала, что продавливающие силы в типовых плитах, в том числе с имитацией разреженного армирования, несоизмеримо меньше, чем воспринимаемые бетонным сечением.

Приведенные теоретические предпосылки послужили основанием для экспериментальных исследований анкеровки арматуры ^ 10 ш и более в приопорных сечениях на балочных фрагментах, которые представляли собой как бы вырезанные из плит полосы. Ширину их варьировали от 40 до 80 см, что соответствовало размещению одного стержня арматуры диаметром от 6 до 12 мм при разреженном армировании. Фрагменты-полоски применялись двух толщин: 16 и 10 см, наиболее распространенных в перекрытиях жилых зданий. Длина образцов подбиралась с

учетом действующих расчетных нагрузок на типовые плиты перекрытий, опертых по контуру. Всего было испытано двадцать два балочных фрагмента плит: из них четырнадцать толщиной 16 см и восемь толщиной 10 см.

Для образцов применялся тяжелый бетон классов 312,5 -BI5, рабочая арматура масса А-Ш диаметрами cL =6 - 12 мм, распределительная - классов Вр-I, Л-Ш диаметрами 4+6 мм.

Испытания балочных фрагментов проводились с опиранием на двух опорах I и 2 при глубине площадки опирания 5 см, соответствующей минимальной толщине стен, равной 12 см. Нагрузка создавалась с помощью гидравлического домкрата. Индикаторами, установленными по торцам, измерялись величины сдвига арматуры в зоне ее анкеровки у опор. Величины нагрузки в момент нарушения сцепления арматуры с бетоном определялись по резкому отклонению стрелок на циферблатах индикаторов .

Влияние разброса прочности бетона на сцепление арматуры с бетоном учитывалось введением коэффициента ICg

где

Kg - фактическая призменная прочность бетона образцов;

Яь(уг) - призменная прочность бетона класса В12,5, принятая в качестве эталонной.

Нагрузки нарушения сцепления арматуры с бетоном определялись пересчетом внешнего усилия от гидродомкрата, которое фиксировалось в момент резкого отклонения стрелки индикаторов соответственно на опорах I и 2. Далее определялись относительные величины поперечной силы, приведенные к эквивалентной ширине полосы Ё>' = I м и с учетом коэффициента Кц по формуле

П. б с

ТТ^ . (2)

где

Ql - значения поперечной силы, при которой происходил

сдвиг арматуры с бетоном; $ - ширина элемента. -

По полученным данным была построена зависимость ¿о с от o¿ (рис. I), которая наглядно отражает влияние диаметра стержней на величину поперечной силы при нарушении сцепления арматуры с бетоном при А, = 16 см и 10 см. После аппроксимации получении^ опытных данных была получена функциональная зависимость О.С - сС , описывающая кривые на рис. I по параболическому закону, в виде

( 0,1 - П2)2 = 840 ' ((Ж- 6), (3)

( йс - 47)2 =131 • Ы- 5). (4)

Разрушения приопорных сечений при испытаниях не происходило ни у одного фрагмента вплоть до нагрузок, соответствующих исчерпанию несущей способности типовых плит, опертых по контуру, по пролетным сечениям. Нарушение сцепления арматуры с бетоном в опорных сечениях происходило при очень больших внешних поперечных силах, не сравнимых с расчетными, действующим: в типовых плитах жилых зданий. Следовательно, опасность проскальзывания арматуры сС = 10, 12 мм при минимальной глубине опирания плит перекрытий 5 см и соответственно, заведении аркатуры за грань опоры на 4 см, что составляет (3 + 4)> (I , исключается.

В третьей главе приведены результаты экспериментальных исследований опертых по контуру плит уменьшенных размеров. Ватаю было выяснить характер и особенности трещинообразова-кия приопорных участков сплошных плит с позиции обеспечения анкероЕки арматуры у опор и совместной работы с бетоном при использовании стертаей 6 10 мм и более и разреженном армировании.

Б испытательном цехе ЩИИЗП жилища было изготовлено и испытано пять опытных образцов с уменьшенными по сравнению с натурными размерами. Размеры в осях опор 200x300 см и толщина 8 см были выбраны таким образом, чтобы отношение сторон / и относительная гибкость

опытных плит и наиболее распространенных типовых плит перекрытий жклис зданий были близки.

Ог

120 г

X!

т

а

4 я о

яг о

X 3" 0} о<

05 С о к

со за

3 т в

4

те л

X

л

>=! ®

о о :г б-. О

40

"А 2

\

\

\

415 ^ 800 ¡415

I,- 1630

00

^ ^ О

<1

6 8 10 Диаметры стержней, мм

12

Рис. 1. Влияние диаметра стержней балочных фрагментов на величину поперечной силы при нарушении сцепления арматуры с бетоном

О - опытные значения поперечной силы при ^"160 мм; О - то жв, при й =100 мм;---величина максимальной поперечной силы от расчетной нагрузки на типовую плиту размерами: 1 - 10x320x570 см; 2 -16x360x570 см

Класс бетона для опытных образцов был выбран Ш5. Повышение класса бетона соответственно увеличило и нагрузку трещинообразования, тем самым увеличивалась вероятность более резкого, неблагоприятного разрушения конструкции. Во всех шштах Щ - П5 при постоянных размерах и классе бетона варьировались шаги арматуры короткого и длинного направлений. В плитах П1 - ПЗ в коротком направлении применялась арматура класса А-Ш, а в длинном - Вр-I, А-Ш. В плитах П4, П5 изучалась возможность использования в перекрытиях крупнопанельных жилых зданий новой арматуры класса Ат-1Ус диаметром 6 мм с более высокими прочностныма характеристиками. Коэффициент армирования варьировался от 0,0465? до 0,095$.

Испытания их проводились на специальном стенде в перевернутом виде потолочной поверхностью вверх. Углы плит закреплялись к опорной раме. Нагрузка от гидродомкрата передавалась снизу-вверх через систему траверс в 16 точках.

Наблюдения за характером трещинообразования испытанных образцов показали, что ни у одного элемента не было отмечено каких-либо наклонных трещин или резких провалов приопорных сечений от внешней равномерно распределенной нагрузки от начала нагружения вплоть до исчерпания несущей способности, свидетельствующих о нарушении сцепления арматуры с бетоном в этих местах. Следовательно, можно считать, что выводы, сделанные по результатам испытаний балочных фрагментов, еще раз подтвердились и опасность проскальзывания стержней i 6 - 12 мм для плит, опертых по контуру, с разреженным армированием, исключается.

Измерения ширины раскрытия трещин на линиях излома показали, что трещины у углов плит, образуясь позднее трещин в пролете, раскрываются затем более интенсивно, и к моменту исчерпания несущей способности ширина их раскрытия в 1,5+2 раза превосходила ширину раскрытия трещин вдоль длинного пролета.

Измерения изгиба дисков в своей плоскости при действии поперечной нагрузки показали, что их абсолютная величина не превышала I мм или 1/4000 длины сторон, и поэтому при расчетах таких шшт им пренебрегали.

Количественный анализ параметров трещинообразования показал, что ни у одной из плит максимальная нагрузка не совпадала с нагрузкой трещннообразования, т.е. после образования трещин конструкции продолжали нести дополнительна нагрузку.

Оценка несущей способности плит уменьшенных размеров с разреженным армированием производилась методом предельного равновесия по недеформированной и деформированной схеме с учетом пространственной работы.

Четвертая глава посвящена результатам экспериментально-теоретических исследований работы опертых по контуру сплошных плит с концентрацией и разрежением арматуры и увеличенными тагами стержней на натурных образцах, изготавливаемых в условиях массового заводского производства.

Опытные образцы изготавливались по опалубочным чертежам серии 121 толщиной 100 мм (ПН-I, ПН-2) в г. Жуковском и зональной серии толщиной 160 мм (IIH-3, ПН-4) в г. Твери. Для образцов применялся тяжелый бетон классов BI2.5 - BI5. Плиты ПН-I и ПН-2 изготавливались кассетным способом, а ГШ—3 и ПН-4 - в горизонтальном положении.

Для выявления эффекта концентрации арматуры опыташе образцы изготавливались параш (ПН-I и ПН-2, ПН-З и ПН-4), чтобы можно было сравнивать их между собой. Размеры плит в парах, а также суммарноо количество арматуры были одинаковыми. Изменения касались лишь схем армирования, а именно величины шагов стержней по короткому пролету. Во всех опытных образцах с неравномерным армированием (ПН-2 и ПН-4) коэффициент концентрации арматуры был принят равным 2.

В длинном направлении арматура устанавливалась только с разрешением по всему пролету и с одинаковым количеством стержней в парах. Средние коэффициенты армирования составляли 0,075$ и 0,115$.

Испытания проводились на действие кратковременной равномерно распределенной нагрузки в горизонтальном положении с опиранием по контуру. Углы плит не закреплялись к могли свободно подниматься.

Эксперимента показали, что все опытные плиты при эксплуатационных нагрузках работали упруго без тревдн. Относительные прогибы £ / ¿1 ( - короткий пролет) при контрольной нагрузке по проверке жесткости составили 1/1560 + 1/2080. Трещины образовывались при нагрузках, превышающие контрольные по проверке трещдностойкости.

Все плиты разрушились вследствие текучести растянутой арматуры. Резкого, хрупкого разрушения не наблюдалось. Потеря несущей способности плит происходила не сразу после образования трещин, а при дальнейшем существенном увеличении внешней нагрузки. Превышение разрушающей нагрузки над нагрузкой трещннообразования составило 55 - 66$.

Это связано с тем, что опертые по контуру плиты, являются многократно статически неопределимыми системами. При образовании трещин в средней части плиты не разрушаются, т.к. бетон на остальных участках продолжает воспринимать растягивающие усилия. Исчерпание несущей способности должно происходить после распространения трещин по полю плиты и достижения ими углов. Однако к этому времени арматура в наиболее напряженных сечениях переходит в зону упрочнения, и становится возможным восприятие некоторой дополнительной внешней нагрузки.

Нагружение плит перекрытий прекращалось при достижении прогибами величин (1/50 - 1/60) • , что превышало теоретические предельные прогибы в 1,5 - 2 раза (рис. 2 и 3). Как видно из графиков, прогибы у опытных образцов плит возрастали постепенно без каких-либо резких скачков. У плит с неравномерным армированием (ПН-2 и ПН-4) наглядно проявляется эффект концентрации арматуры у центра. Ширина раскрытия трещин на линиях излома при этом составляла 3,5-4 мм. Очевидно, что к этому моменту происходило полное перераспределение усилий в сечениях излома. Таким образом, выявленный характер разрушения плит позволяет сделать вывод о правомерности применения для расчета их прочности метода предельного равновесия.

Осмотр поверхности конструкций после испытания показал, что в 1сартинах трещнообразования плит с концентрацией и разрежением арматуры и увеличенными шагами стержней проело-

живалось редкое расположение трещин, что характерно для слабоармированных плит.

Оценка несущей способности испытанных образцов плит осуществлялась по недефор?,дарованной и деформированной схемам. В опертых по контуру плитах при широком диапазоне армирования и нагружения в предельной стадии могут возникать, как отмечалось В.С.Зыряновым, два случая напряженно-деформированного состояния. В первом случае сжатая зона сохраняется лишь у наружного контура, а в центре плиты сечения становятся полностью растянутыми. При втором случае работы плит сжатая зона сохраняется по всем линиям излома. Форш эпюры сжатой зоны при этом является прямоугольно-трапецеидальной.

Для опертых по контуру плит с концентрацией и разрежением арматуры ^ 10 мм и увеличенными шагами стержней по всему пролету, поскольку они являлись слабоармированными, была принята предложенная Б.Ж.Даврановым расчетная схема с формой сжатой зоны в виде треугольников на угловых линиях излома с наклонными основаниями.

Для подсчета предельного прогиба опертых по контуру плит с концентрацией и разрежением арматуры и увеличенными шагами стержней в обоих направлениях была предложена уточненная формула с введением дополнительного поправочного коэффициента К :

где

К - эмпирический поправочный коэффициент, принимаемый для плит толщиной 10 и 16 см равным 0,7:

2> = 0,141.

В пятой главе приведены направления, по которым получена технико-экономическая эффективность от результатов научного исследования.

Снижение расхода рабочей арматуры за счет внедрения результатов, подсчитанное для плит перекрытий серии 121 в г. Жуковском, составило в среднем 0,8 кг/, а для плит зональной серии в г. Твери - 0,9 кг/м2.

3 4

5680

Л

I 2 3 4 5 6 7

ПрогиОы, см

Рис. 2. Зависимости нагрузка-прогиО опытных плит натурных размеров, ^ *10 см

---теоретическая несущая способность по н8дефор-

мированной схеме;-----то же, по деформированной;

О - теоретический предельный прогиб

Прогибы, см

Рис. 3. Зависимости нагрузка-прогиб опытных плит натурных размеров, & =16 см

---теоретическая несущая способность по неде-

формированной схеме;—•—.— то же, по деформированной с учетом пространственной работы за счет увеличения плеч внутренних усилий; (~) - теоретический предельный прогиб

В приложении дан пример расчета плиты перекрытия с концентрацией и разрежением арматуры размерами 0,1x3,2x5,7 м.

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ И РЕКОМЕНДАЦИИ

1. Концентрация армирования у центра и разрежение у краев арматуры короткого направления и увеличение расстояния между стержнями при равномерном армировании не оказывают отрицательного влияния на несущую способность, трещиностойкость и жесткость опертых по контуру сплошных плит перекрытий. Пластический характер разрушения обеспечивает безопасность таких плит, а также позволяет снижать их металлоемкость.

2. Несущую способность опертых по контуру плит перекрытий с концентрацией и разрежением арматуры и увеличенными шагами стержней по всецу пролету следует рассчитывать по деформированной схеме метода предельного равновесия. Расчетную схему для определения прочности рекомендуется принимать кек и для слабоармированных опертых по контуру плит перекрытий с треугольной формой сжатой зоны и наклонными основаниями на угловых линиях излома. Прогибы в предельном состоянии опертых по контуру плит толщиной 10 - 16 см рекомендуется определять с введением эмпирического поправочного коэффициента К= 0,7, учитывающего их малую деформатив-ность.

3. ТрещкнообразоЕание и разрушение плит с концентрацией арматуры у центра и разрежением у краев и с увеличенными шагами стержней по всему пролету происходит по пятидисковой схеме; из-за небольшой разницы в несущей способности рекомендуется принимать четырехдисковую схему излома.

4. ¿есткость опертых по контуру сплосных плит обеспечивается с большим запасом. Прогибы плит толщиной Ю см при эксплуатационных нагрузках были значительно меньше их предельных величин, регламентированных СКиП 2.03.01-84; у плит толщиной 16 см прогибы прп контрольных нагрузках практически отсутствовали. Для опертых по контуру сплошных плит перекрытий жилых здаш:й рекомендуется использовать положение п..1.11 СНиП 2.03.01-84 о необязательности контроля дефор-матпвности.

5. Опытные значения поперечной силы у опор плит при нагрузках, характеризуемых нарушением сцепления арматуры с бетоном, уменьшаются с увеличением диаметров стержней и шагов между ними; опасность проскальзывания арматуры f> 10

- 12 мм у опор при разреженном армировании исключается.

6. Проектирование опертых по контуру сплошных шшт перекрытий рекомендуется допускать с использованием стержней диаметрами 10 - 12 мы с увеличенными шагами до 80

- 90 см и уменьшенной длиной анкеровки арматуры, заводимой за грань опоры, до (3 + 4) • d . Усиления анкеровки стержней диаметрами 10, 12 мм у опор не требуется.

7. Концентрацию арматуры короткого направления у центра сплошных шшт перекрытий, опертых по контуру, толщиной 10 - 16 см с использованием стержней диаметрами 10, 12 мм рекомендуется производить при коэффициенте концентрации

Чс =2.

8. Арматуру класса Ат-1Ус диаметром 6 ым с более высокими прочноотнымя характеристиками рекомендуется применять для опертых по контуру сплошных шшт перекрытий жилых зданий с разреженным армированием. Ее использование обеспечивает снижение расхода стали и уменьшение трудоемкости арматурных работ.

9. Технико-экономический эффект от внедрения результатов исследований заключается в исключении необоснованного перерасхода стали при заменах стержней диаметром 6-8 мм на 10-12 мм до 30% и при использовании неравномерного армирования с концентрацией арматуры короткого направления у центра опертых по контуру плит перекрытий - снижении расхода стали до 955.

По теме диссертации опубликовано шесть работ.

1. Зырянов B.C., Оспанов А.Н. Об увеличении шагов арматуры в сплошных железобетонных плитах // Яилищное строительство. - 1992. -ЯЗ.- С. 18 - 19.

2. Зырянов B.C., Оспанов А.Н. Особенности работы опертых по контуру железобетонных сплошных плит с разреженным армированием // Бетон и железобетон. - в печати.

3. Оспанов А.я. Концентрация и разрежение арматуры как факторы снижения металлоемкости опертых по контуру железобетонных плит перекрытий жилых зданий // Сб.н.тр./ ЦЕМИЭП жилища. Пути повышения эффективности заводского домостроения. - М., 1992. - С. 59 - 62.

4. Оспанов А.Ы., Зырянов B.C. Прочность приопорных сечений сплошных железобетонных плит с разреженным армированием // Рынок и проблемы развития науки и техники .Казахстана. Тезисы докладов конф. - Ы., - 1992. - С. 33.

5. Оспанов А.Н., Зырянов B.C. Трещиностойсость и прочность плит перекрытий с увеличенными шагами арматуры // Жилищное строительство. - № 7. - С. 16 - 17.

6. Оспанов А.Н., Зырянов B.C., Базоов O.K. Статическая работа плит с разреженным армированием // Вопросы совершенствования строительства. Тезисы докладов конф. - Владикавказ, 1992. - С. 39 - 40.