автореферат диссертации по строительству, 05.23.01, диссертация на тему:Железобетонный связевый каркас многоэтажного здания с неразрезными ригелями

МОСКОВСКИЙ ОРДЕНА ТРУДОВОГО КРАСНОГО ЗНАМЕНИ 1ШЖЕЖНН0-СТР011ТЕЛЬНЫЯ ИгЮТИТЛ' шз.В.В.КУЙБЬйПШ

На правах рукописи

АЛЬ-КАФРИ ГОСЕН

УДС 624.012.45

ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫЙ СВЯЗЕШЙ КА.ШС ЩЗГОЭШШГО ЗДАНИЯ С НЕРА2'123НЫШ РИГШШ

Специальность 05.20.0I— С троит ель шга конструкции,

здания и сооружения

АВТОРЕФЕРАТ

днссортацкп на соискание ученой степени кандидата тозеничэоких наув

Москва - 1991

Работа выполнена в Московском инженерно-строительном статуте им.В.В.Куйбышева на кафедре гшезобетонадх констр-жв-« . пий.

Научный руководитель Официальные оппоненты

- кандидат технических наук, доцент Фомичеа В.И.

- доктор технических наук, профессор Попов Г.й,

- кандидат технических наук, о.й.о, Ягодкина В.Н.

Ведущая организация

- ЦНИИпрошданиЗ

Запита оостоигся "У^" Л-иЛа-^- 1992 г% в " часов 00 мин, на заседании специализированного совета К 053.11.01 в Московском ордена Трудового Красного Знамена инженорно-сгроитэльной институте ш.В.В.Куйбшева по адресу: 113114, Москва, Шлюзовая наб., 8, ауд. _______

С диссертацией можно оэнакоциться^в библиотеке института.

Просим Вас принять участие в займе и направить Ваш отзыв по адреоу: 129337, Москва, Ярославское вюсое, 26, МИСИ им.В.В.Куйбышева.

Автореферат разослан

Ученый секретарь опвциалиэяровавното совета доцент, кандидат технических наук

Э.В.йиопюнов

¡Я'.ЛТЕЛ»

.о г

|.|, ¿1ВМ

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

гуалъность исследований. Потребность общества в уве-

личеюш объемов гражданского и прощш.энного строительства, улучшении качества, комфортабельности и художественного содержания зданий и сооружений при объективно устойчивой тенденции повышения этажности объектов вызывает необходимость постоянного совершенствования их инженерно-технических систем.

Особенностью практической реализации названного процесса в современных условиях является заданность соблюдения ресурсосберегающих принципов.

Получение продукции строительного комплекса о высокими техшгао-экоюмичесними показателями в значительной мере зависит от эффективности применяемых несущих систем.

' Для ряда стран с хорошо развитой индустриальной строительной базой хараютерно массовое применение в многоэтапном строительстве научно-обоснованных номенклатур унифицированных изделий каркасных и панельных зданий. Применение в строительной практике государственных и региональных каталогов унифицированных изделий позволяет эффективно использовать строительный комплекс и обеспечивать соответствующие потребности общества.

В СССР широко используются унифицированные каркасы ыев-звязавого применения серии 1.020-1, Ю.Ю-101-1 и другие.

Традиционные овкзевыа каркасы серий 1.020.1/70, КМС-[Щ-1 и аналогнчпкэ им при известных достоинствах имеют ряд >уществ0шшх подоотатков: неэффективная разрезка каркаса на шоданты, нерациональность статической работы и яеэффектив-юсть исаояьзойания предварительного напряшнит в однойро-ютных ригелях и панелях, большое число молкор^имерннх. эло-•онтов, два там узловых оопрявенпй, сложные формы элементов [ армирования в зонах сопр.тгеная, использование сварных сты-:ов колонн, что кэ позволяет применять плохо свариваемую и довариваемую высокопрочную арматуру и др. Все это приводит ; высокому расходу материалов, груда и электроэнергии на ие-ущуп систему.

Проведенные нами исследования выявили конструктив!*?*) возможность, технологическую целесообразность и экономическую эффективность прэдяогснного В.И.Фоыйчавш альтернативного связевого каркеса многоэтапного здания с. неразрезнкми ри-геляш и панелями, беосваркыма платформенными стыками калош в ригелями, с колоннами, армированными пакетам гибкой арматуры (ПГА).

Актуачьность диссертационной работы, таким образом, заключается в разработке усовершенствованного конструктивного решения связевого каркаса многоэтапного здания и методов рас чотв системы, ее элементов и узловых сопряжений.

Диссертационная работа соответствовала направленности заданию Государственной целевой программы Госстроя СССР ОЦ.ОЗ! "Разработать ивнедрить эффективные строительные конструкции высокой заводской готовности". .

Цв,льп лиссэптятаи является разработка нового конструктивного решения связевого каркаса несущей системы многоэтажного здания, ее элементов и узлов, методов расчета оиотеыы, элементов и их узловых сопряжений.

Научную новизну работы составляет следуодее:

- на основе анализа негативных второй традиционного св; зевого каркаса разработано альтернативное конструктивное решение связевого каркаса о неразрезными ригелями в бессваряы-т платформенными стыками ригелей о калонныш;

- расчетным путем установлено, что предлогенвая овотеш в условиях силовых я деформационных воздействий мояет икать статус овязевой;

- разработана методика расчете бвссварншс стыков ригелей с колоннами о соединением рабочей ауыатура кодош в стальных муфтах;

- предложена инженерная ыэтодика статпчеокого расчета неразрезншс ригелей в панелей о учетом разности от&етох оно] н специфических особенностей яэлезобетона;

- разработана уточненная по сравнопию о норыана катод» ва раочета балочных элементов (Форцэвцх рам) при кручеют о изгибом;.

- в результате экспериментального исследования получат данные о работе сод нагрузкой колоны, армированных ПГА, бес-

нзарных муЛтовнх узловых сопряпо 1ыЯ ригелей с колонна:,ш и Брагмонтов рал; связевого каркаса.

- новое конструктивное peneime многоэтажного связового '.вркссз с коразрязшаш ржгаллии к платфор:,;енша.ш бессварнн-м стыдаш ригелей о колоннами;

- конструктивное репонлэ колонн, ар.аропаккшс пакетами •ибкой арматуры;

- обоснованно связввого статуса предложенного репоинл когозтаяюго каркаса;

- методику рзсчота бессээрншс муфтошх стихов рпголой колоннам:!;

- котодзшу расчета рнголой торцовых pa:iTu lr-образного 0П91Г,!я при изгиб о с ".ручош'.он;

- роэультати окспоркмонталышх исслодоват'Л моделей лсионтов, узлов фрзгмантов ром предложенного связевого аргуса;

- предяоЕзнпя ко конструированию элечонтов и узлов по-ого корссаса;

- обоснованно зкоиомзчоской 3;Мо-:т:!И:остп каркаса.

IIjl2ES33SjGi^»Jlnjn!;QC2i работи эахжгсаотся з зш, что прл-

опош:о предлагаемого г.оиотруг.тяшгого решения енлзэвого караси, пэеиш ;.;псс:сi-O зр^элязЕм;: уип^яцлровашш каркасов посоли? полупить гояшко-эконо'-писокЕй эффзкт, внронагшйсл в ¡¡пгэшЕ! расхода отадя, олоктроспортяа и трудовЕ: гатрз?.

Д!"ссортг,с:.т ссстолг из вгеяоная, пяти г.зп» обпип; шзодоз п рзюгогазляЗ, списка шюлмовашюа коратури»

Рг.бота пзлогоггп да 370 страпащк; содор?л:г 153 стра;„а; зклнеяпопого 10 таблиц, ИЗ расупкоз, 126 нэп.:шс-

jimfi литорзтуртюх: пезгочгпгков.

СОДЕРЭШПВ РАБОТЫ

явтзз- сЕЭдвния об актуальности яееледоэшшпй ппу-т&Л нозаэггэ п прзктгпеекоЗ цокноога аохзчзхашх дпссоргащп рззультатоэ.

ZLE5535LX пзло:лзко соатояшю вопроса, с^йргуллрогднц ат» а эвдочд псолеяовоппй, виасишполс ¡шторсм.

Приводится обзор экспвршиекталыю-теороткчоских и конструкторских исследований разллчшд типов несущих систем многоэтажных каркаско-аанблышх зданий с разнпш конструктивными схемами. способами разрезки каркасов на сборные элементы, прл-, иеняешла ввдаш узловых сопрягешй.

■ Проанализированы работы шогих научных, проектных и производственных организаций, вузов страны (ГлавАДУ, Главдосстрой, Главстройыаториалы, КХЕЕБ, Ь'оспроокт, ЦШШромзданий, ЩИИЭП реконструкции городов, M1CJI и др.), направленные на разработку и внедрение в практику унифицированных сборных каркасов ыногоэтааных зданий (серии I.020-1, KMC-KI-79 4 др.). Рассмотрен опыт строительства таких зданий за рубеком. Большой вклад зз развитие проблемы шгагоэтагшого строительства внзсли Дроздов Л.в., Дьповичшй Ю.А, Паньшн Л.Л., Максшенко В.А. Дакд-ги, Лепский В.И., Кодкэ Э.Н., Шулер В. и др, Развитию железобетонных несуща систем много эташшх зданий в значительной степени способствовали теоретические исследования Байкова В.Н., Гвоздева A.A., Залесова A.C., Карпенко Н.И., Попова Г.И., Расторгуева B.C., Алшзова S.O., Ильина O.Ö., Зайцева Л.Н., 3afi-

! сева Ü.B., Цухамедиева Т., Крылова С.Ы., Бондаре нг.о В.Ы. и др. ";'] Приводится анализ резервов в оовараекствовашш свяэевых

• I неоущкх систем многоэташшх эдакий. В работе вроаналазпроваш

j шоготаслвпиш конструктивные реванш сварных я боссварных уз-

! ловых сопряжений элементов херкасоз, результаты их экспериыон-

,Г гальио-теоретических исследований. Рассмотрены работы Ю.Д,Бы~

\ чонковя, А.П.Васильева, Б.П.Вулы^сона, Н.Н.Коровина, Н.Г.Нат-

: кова, С.В.Полякова, Л.К.Лукаа, И.С.Сирида, М.Ф.Жаноевтова, '

В.И.Горкково2, С.Х.Еэря^а, Е.А.Чистякова, В.Г.Теряева, А.Ы. Сорокина, В.В.Карабанона, Б.П.Белова и др. ; Особое внимание уделено методам расчета в гкспорнментель-

f пш исследованиям бвссварннх с тиков эламентоа с муфтовым соо-

■ динаняе« арштуры, изученных Д,Я.Гигш1ейшвшш, В.И.Еуком,

! Н.Г.Ыатковым, В.ГЛоряевыи, Р.И.Дауыовой, B.W.Горшковой, за-.

рубехныиа учеными. В овяэи о направленностью диссортации про-j анализированы теория сцепления арыатуры с бетоном цногочислен-

шзх ввтороэ, среддогашш во оценке сцаплешш арматуры с растворю» в условиях пудовых соединений.

Шдага результатов проведенных исследований и конструк-

тившк ропсниа внявил недостатка связовых каркасов, целесообразность л зкокоглэтескую э44лктив1юсть применения боссвар-НЫХ СТЫКОВ злеиоэтов конструкций, в частности с му<ртовцм соединенном рабочей арматуры.

Во вторрй рлазо диссертации дается оппсаюю разработанного конструктивного ревекил с вязового каркаса, азлогеш по-локения по конструированию и технологии кзготоалогая, определены преимущэства каркаса в сопоставления с унафицярованнш связевам каркасом, обозначена область целесообразного примешал предлагаемой насуцой систеш.

Каркасная часть разработанной систем состоит (рис. I) из неразрезкых двух-трохпроле лисс ригелей -I таврового сзчо-пшг, армнровашшх предварительно напряженной или смешанной арматурой, и бескоксолымх колонн, армированных продольной рабочей аркатурой в ввде пакета гибких стершей (ПГА) -2 (то обнчяой или вксокопрочиой арматуры) с шс выпусками кз тела колонки. Зозмоеш рззегаю каркаса о крайними тшювша ко~ логшгма (тзар.1 на pse.I.a) при традиционном решении шарнирного отнвз ригеля с колонной на скрытой коясола.

Для сопряжения ригеля с кслошой принят Зеесварпнй плат-фориэнякй стек боз образа рабочей врыатуры колонны, что обес-почпваатся ыохакячесш< соединением выпусков ПГА колонн в оталькшс муфтах пз стандартных труб (рзо.1,'б,в), рзсполагае-юа в ригелях. Прочность и засткооть соединения выпусков ПГА а щфгаж обеспочкшатся набравши прочность специалыша раствором -3 (рзс.1,6,d) п требуемой расчетной величиной заделки гашускоа ПГА в Дня ошшолячввэнвя выпусков ПГА в труб-

ках пршашяея всазнтоо-яосчащш, жшморцемеитннв и пата-гарнкэ раствори, гробуеидх коксЕстекций прз иоитаяо, прочпос-ти а сроках твердокпя, Пря недостаточной длине анкаровки двух вшуокез в 15уфтв, лшгтнруешЗ вызотой ригеля следует использовать сэрлант 2 узлового сопрязовпя (рко,1,в).

Зффзкишнсоть предлозеюгого рогшшш связового каркаса спродаштея елвдущш:

- реэлязвцзей прйшдапз укруппвная сборта элементов пра oimccirsi их обвего количества в системе;

- пра двуя-трезпралвтйкг взразрезныт. ригааях за счот рациональней ствтаческой работы, эффективного пршгаввкая пред-

feapv'.Siïï 1

kwam L

1Ш:ТМ (ЩГШЙ РЦГС.Ы

уомуцсШ KFAÙW»

ГАСТЩ \

ЦСТШа eJOè

gJ№№i

Pao. I. Кошгруктхгшоа рссошо связового кпрхаое laoroDtaaioro эдакая о порззрозниии ' рзячшш

заряженного и смешанного армирования повышается гесткость трощаностойхость конструкций, существенно слстазатся расход р^гатурц;

- упрощается геометрия элементов и конструкция арматурах пздолпй при енлаенпа трудоемкости их яэготоплэния;

- клосто двух топов маторяалоеикшс стеков (ярусов ко-ош! я ригелей с колоннарш) применяется один, менее натериэ-о- и трудоежкЯ; дорогостоящие и трудоемкие сваршо стшга вменяются на зффоктшшт бессваркые, что позволяет кроме ого применять в колоннах высокопрочную несварстаемую арма-уру с мвпыхм ее расходом; уыеньпзется обпев число стыков;

- за счет особенностей принятой конструкции армирования олонн слагается расход стали п на поперечную ариатуру;

- уменьшается об да я трудоемкость каркаса и сокращаются роки строительства по сравнении о традиционным с вязовым караем»

При названных достоинствах нового каркаса ему обеспечи-ается статус связсвого с разделением функций в восприятии вгрузок когда связовцяи элементами (диафрагмами, ядрами сэ-ткоста) й каркасом при высоком уровне укафацарованности и иаизащш элементов.(ригели-одной марки, колонны с оданако-ой гаом9тр2ой и рзэморатя').

3 пссуцой сзс?е:.:э используются типовые связевыэ алемев-п, отработошао в паучком, проектном и производственном ас-октах.

,Дяя коптаза и контроля качества каркаса могут прпленять-я катоды п сборудоваико, используемые при возведении узшфе-озязовиз каркасов. .

■ Л урптг/'^.глпгл пздоаспа пгадлагаегя» гатодвки ст..-тгсссгого ргсчзтз косу^зЯ опотеии,' прочности отдельных эло-'зстез п ссузлоггз ооарягсяий с учотсу конструктивных ссо-^якобтсЗ гарпэоа, спецг*я?а езлозоботош», технологии пзго-'Сзлоезя л' гюятаяа п друга фоктороз.

С цэлва доглзатаглстаз связавого статуса предлагаемого ;аргаса рзЬскотргпо оеагояи» его элсисптов и узлов® сопря-вт$й от горизонтального скещзтя' ксаупой сиатсгги ветровой ягрузкоЯ пз гсхпжсу дслускасмого прогиба верха здания рзо. 2). Для оарсаюазшм допйштитсльпшс вадряазета в бото-

но и изгибающее, моментов в колонна получены расчетные зависимости вида:

^ . н .„Е&Ы «)

4 2пИ,{ » 12 Ь|е '

Вычисленные значения напряжений в бетоне и моментов в колоннах для реальных здапий при предельных прогиба* связе-вых злецеитов иосущай системы весьма незначительны, чем мояс-но пренебречь при статическом расчете зданий, передавая все горизонтальные нагрузки на диофрагаы или ядра »зсткости.

При действии вертикальных нагрузок за счет малой жесткости колонн со спецяфгческш армированием и перераспредэло-ния изгибашах номептов в ригелях при одинаковом армировании олова и справа от опор в колошах не возникают изгибающие моменты» что такяэ подтверждает связевый статус предлагаемого каркаса.

Для наразрозшх конструкций (ригелей и плит), поставляемых нз стройплощадку в ввдо единого злемэнта, актуальной яв-ляотоя задача учота при проектировании возыокной разности отметок ноот опираю« пз-за неточностей монтаяа и разности осадок опор.

С далью учета названных факторов в работе предложена методика определения изгибаших моментов в ригелях о учетом на-грухеная салаги сбзатяя прэднапрягаомой арматурой, вертикальными нагрузками при разности отметок опор. При этом учитывается перераспределение внутренних усилий, неупругое дефорыи-.роввние бетона, наличие трещин в пролетах и на опорах в раз-■ лпчннх комбинациях я другие фактора.

Значения опорных моментов при разности отметок опор 4 д. определяются по форв*улв:

где , &ь - изгибине васткооти соответственно для Фигней" и "верхней" зон ригеля в I -той состоянии {без тре-

ОИН. О

трещинами, близком к продельному по прочности).

Для определения изгиб хх жасткостей ригелей в состоянии без трещин Ьц* и стадии близкой к предельной следу-

ет использовать формулы СНиП с учетом усилия обкатия. Лш=г промежуточных состояний моано использовать приблизенный подход, применяя линейную интерполяцию мевду В^ и Б а :

Ыи) Ьц(а)) -~Л5? ТГсГ •

При наличии треиин в зонах положительных и отрицательных изгибающих моментов вводятся средние изгибные -зсткостк

- при * А , •

- при - Д * • ' л

' где 12 - коэффициент, учитывавший перораспроделанга внутренних усилий.

Колошш связевого каркаса на действие продошшх сил оо случайны?® эксцентриситетами при спецвфшэскон араироваши колонн пакетами гибкой арматура следует рассчитывать по методике, позволяющей определять конкретные шярякошяв арпзтда в прздельном состоянии. С 8Т0Й цольв уравцо1ЕЯ отатида дояаш дополняться условием деформирования сочоши с нспоаьзовакиам реальных диаграмм " О"- 6 " для арматуры а батона» Шиболоа пркешшда для проектной практики шанс считать подход к учо-ту названных факторов, с^рыулированцй в спесиалысдс, Регдазн-дацшпе ШШЕБа с введением понятая коэффициента полвогы стра сжишших напряжений в бетоко ссатой аощ я замени дштра^аз " - в " лдкой-'о-кусочншш ©тшшкз.

Для определения продольной сиди. воспршшэеыой гламоп-тоы при фиксированном Сй для колонка» ерьаровашойПГД. в предаодояешш второго случая вноцзнтроцаого о&гаи три раочот-НЫХ условия {рис. 3) сводятся к одному

а ' (5)

- (1-2б>в^)йЗ)[(£ -еь- - 0

Решанпо (5).'приводимого к виду. ОЗг + р(О + с}.»0 > дает значение о) , по которому вычисляются в предполо-

жит!! упругой работы арматуры. Значения <3^ корректируются по полнш! ллшйно-кусочным диаграммам " 6'5- <55 " итерзфз-ошшм путей с использованием условия (5) н закона плоских сечений.

Предельная сила Нц определяется из условия

** кьЫК0+ А&<55 + А5а<% * А'5<5а'. (6)

Рассмотрен вопрос обэепечэшт устойчивости ПГА посредством диагонально распологошшх в поперэчнсм сопошт хомутов. Пря обеспечении консгрукгавняма порами совместности работн 4-х стор:л:ой. мзгнбюя гссткостъ ПГА значительно увеличивается по сравнении с одпночтг.я сторнняии в углах сечония при равной общей плоыади. Расчотн показывают, что в этом случае !50"Н0 пршпшать*паг :со::утов б^-ЗОс^ . Крсш того, сум, парно я дшша даагопалышх хомутоз в сеченш угеньгозтся в 1,41 раза.

Наиболее шеншз! и ответственными частями каркаса, определявши его прочность п "гнвучость" являются стыки сборных элементов.

В работа рассмотрит вопросы расчета прочности бессвар-гшх стыков колонн и ригелей с ¡луфговш соединенней выпусков ПГА рекомендуемой конструкции. Прочность такого соединения ■ зависит от расчетного требуемого уровня анкеровки ПГА в гдуф-ъпх,обеспечиваемого рзотзороц определенного вида, длиной запуска выпусков ПГА в стальцуа трубу, а таюга рагаопрочностьа ссло'Л труби з рядом других факторов.

Дяпну епкзровки ПГА в муфтах рекомендуется назначать в завпыйзоотя от диаметра стерзией и впда раотвора оглонатгаша- . кия С^'ьОд^ по специальным для босоварнвх

стикоэ колонн иРопоггоадш1СйЯ!1...и, основанных па исследованиях других авторов. Для уточнения воштчяп 2ЙПй для пакетов ПГА следует провоотя дополнат&яьнга доследования.

Прочность стыков долог обеспечиваться на стадиях монтажа и эксплуатации. При этом рассматриваются возможные случаи: отсутствия анкеровки (стадия монтака), частичной вкверовк^ ( •* < ) и полной ( Ъ Сапе ) анкеровки ПГА

в муфтах. Расчетными являются три сечения {рис.3,6): по колоннам и ригелю. Прочность пвов меаду колоннаш и ригелем принимается заведомо обеспеченной.

" При отсутствии анкеровкя ПГА косвенное сетчатое армирование при узловых зон колош назначается по конструктивным соображениям.

При полной анкеровке ПГА косвенное армиро! этих зон осуществляется из условий {рис.3,6)

При неполной анкеровке ПГА ( Су < ) часть

продольной силы передается через муфтовое соединение,определяв мая во условию

^-п'СЗад«, (8)

в которш сродше касательные напряжения по контак-

ту "раствор-ПГАVобеспечивавдаа онкеровку. На основе Еооде- ' довашй Таряева В.Г.«получившего функцию распределения " ^ЬмГ. х " и, принимая, Т^дд « 0.5 Х^™1* адш> записать: '

Тогда ваг соток в торцевых зонах колонн определяется "> формуле

С , ¿пА^М»

Ч(

Расчет сечений ригеля должен вестись из условия (psc.3,6)

w < C&bWfHM)^♦ A«R« > ш>

где SV - предельные напряжения в бетоне прд двухосной esa-тим или сжатии-растязшзш, определяемые ао критерию прочности Гениева-Тшина-Касша для галезрбэтона, емеодему для кон-

ч

8»

А'Х

¡г>

¿«а

Ь/2

Ы

г»

„Ж

ч

■А»

' 1

('

ъ.

-Ч

( -I

Рио.З. К расчету колош я узлов каркаса: а) о хеш геометрических параметров колош и расчетного напряяенно-до-®'ГгоаЖ щЯГк»0ИШ9 параметры бас-

кратного случая следующий

Для шшюй зоны опорной частя ригеля »б^ ' ;

С2 а ^ь • Яля верхней зоны опорной часта ркгелл 0} « <эь ; <3*2 =• К-ьг . В условиях (7-11) (р , , , Л принимаются по "Рекомендациям..." для бесскарных стыко. колош!. '

Для расчета прочности ригелей крайних рай и средних ршл загругкшннх осеиесшыетрячной нагрузкой, подвергаемых кручо-шш с изгибом, на базе исследований ЗЛ.£{йкчега к Д.А.Рис-паева разработана методика расчета, учнтшакшя " I " " Т " -образ ну г> форму непорочного сечения ригеля, паличпэ предварительного напрязения, слокное .напрявенЕоо соотояаао арматуры и бетона в расчетный простракствошшзс сечопиях, сшеошпШ продел текучести слоаш-ншряяанной арматуры и друтаэ факторы. Статический расчет ригелей рекоыоадуатоя ессти о учетом парораспределения ие только ¿зтибавдкх, но п крутяаях моиеи-тое, Разработанная методика позволяет та^ет рассчитывать прочность ответствегаих участков подрезок ригелей. Разработана кэаодака учета' благоприятного разгружающего от иручонля действия распоров по контакту панели-раголь. Дани, рокоуоаЕо-цш1 по расчету сопряЕшт- ркголя с колонной ка скратой г.оц- ■ еолн на действий изгнбаздих н крутящих моментов. Приводятся примори расчета элементов конструкций. Расчет проддоггкн^Ч несущей систеш на вотровие нагрузки (диаграгп и «пор аост-коогк) осугззстаг-ется методами, разработанной дллтрадицп- ■ ошюго каркаса,

В чащоргой ^дава деется ппфэрьацця о цроподошшг дозором экспериментальна* иоакодовапаякпамоделях оло»опхов,, узлов и фрагментов разработанного.овязеворо иаркоса па дсСсгапо кратковременных нагрузок. Исследование било напргпзлеко па изучение нагтя2ошм-дзфор:.пров'апкого состояния идкшШ, оцон-ку их насущен способности, осдтверздонио пологляпИ разработанных методик расчета, отработку вопросов технолога: изготовления злшэнтов я иодтега кархаса»

л

Било изготовлено и испытано три серии опытных моделей. Первую серию составили колошш сечением 20 х 20 си и высотой '130 см в количества 6 образцов,.четыре из которых были ерш-розаны пакетами гибкой арматуры из 4 стержней $ 12А.-Ш (jU = 1,13$) и (S 20А-Ш { JU = 3.14Ю, о хомутами по диагоналям сечения и угловой конструктивной арматурой из i 8A-I (рис.3,а) и две колонны о традиционным армированием из 4 ¿12А-Ш (ff 20А-Ш) в углах сечения.

Вторая серия вюшчала три модели беооварного и платформенного узлового сопряжения колонны и ригелей, о сечениями элементов 20 х 20 см. Фрагменты колонн имели выпуск пакетов гибкой арматуры из 4 ff I2A-I11 и 4 i 20А.-Ш для их соединения в'оталыщх муфтах - образках стандартных труб, заложенных в фрагменты ригелей. Для обеспечения аккоровки выпусков ПГА в муфтах применялся цеыентно-посчаный раствор на напрягающем цементе марки НЦ-40. В моделях с 4 & 12А-Ш планировалось обеспеченна полной анкеровки UFA в му£гах,о 4 Ф 20Л-Ш - частичной о цель» изучения поведения торцевых участков колонн.

Третья серия состояла, из двух одноярусных двухпролетных рам, представлящих собой фрагменты ыногоэтааных рам, включающих ригель н примшизщие о двух сторон фрагменты колонн в половину подвой высоты. Сечение элементов 20 х 20 см. Колошш была армированы ПГА о 4 i I2A-EI, ригель - продольной рабочей арматурой из £ 12А-Ш с обравом часта отершей в пролете и о учетом перераспределения внутренних усилий. Узловое сопряжение колонн о рагелеы принято по типу опытных образцов второй серии. Длина ригелей 400 см, высота фрагментов колонн 55 см. Для опытных серий вспользовалоя тяжелый бетон на ' портландцементе! для первой я второй-дабореторного, а для третьей - заводоного изготовления. Изготовление колонн и монтаж узлов a psm не вызвали технологических затруднений.

Колонны и шдола узловых сопряжений каркаса испытывались на проосо тщностьпбОО т с варнирной схемой опирания о наху ругенисм отапаш до разрушения, фрагменты рай испытаны на специальной стенда при шэрнлрноа опирания ригелей и колонн о вагруаодшем колонны центрально приложенной продольной силой гидравлическим домкратом мощностью 200 т я ригеля в се-редаяаг пролетов (для ФР-й резными по величине) оосредото-

ченянми силами, создаваемыми ¿О-тонным гидравлическим домкратом. Нагрузки на колонну и пролеты ригеля прикладывались параллельно этапами до разрушения.

При испытании колонны с ПГА и традиционным армированием показали практически одинаковую прочность, что подтвердило возможность предлагаемого армирования.

Разрушение моделей узловых сопряжений произошо по колоннам при обеспечении прочности сашгх узлов. В фрагментах рам предельные нагрузки на колонны были зафикс: .юваны при разрушила стволов колонн. К этому моменту происходило разрушение ригелей по опорным и пролетным нормальны»! сечениям (в ФР-2 в наиболее нагруженном пролете). Прочность узловых сопряжений была обеспечена. Нессимэтричное нагругение ригеля ФР-2 мало повлияло на напряженное состояние узла и примыкающих к нему участков колонн.

В пятой удаве проанализированы результаты экспериментов, приведены результаты расчета опытных образцов по разработанным методикам, дается сопоставление экспериментальных п расчетных данных, определены технико-экономические показатели ' реального нового связевого каркаса с неразрезными ригелями, дано сопоставление показателей предлагаемого решения каркаса с унифицированным каркасом серии 1,020.1/70.

Расховданкя меэду опы.лыми и расчетными значениями прочности опытных отдельных колонн составило 2,0...6,1$, колош узлов и рам 1,7...8,5$.

Продольная салч, воспринимаемая в сечении по ригелю в месте стыка была больше опытной разрушающей силы на 4,9... 10,75?.

Исключение составил образец узлового сопряжения о предусмотренной неполной анкэровкой выпусков ПГА в муфте, показавший прочность меньше теоретической на 16,6$, что обоснованно расчетами

Сопоставление технико-экономических показателей разработанного каркаса о типовым для отдельных элементов, отдельных ярусов рам ж шестнадцатиэтажного двух-трехпролетного каркаса выявило возмояность получения при примерно одинаковом

расходе бетона экономно арматурной стали до 13...17$ без учета эффекта от замены обычной арматуры в колоннах на высокопрочную. Число монтажных элементов снижается до 2($. Снижается трудоемкость узловызс сопряжений в 1,5...2 раза, экономится значительной количество электроэнергии.

ОСНОВШ ВЫВОДЫ

1. Разработанный каркас многоэтажного здания имеет статус связевого при неразрезных ригелях. Он предлагается как альтернативный традиционному связевому каркасу за счет более высоких технико-экономических показателей при обеспечении высокого уровня унификации и типизации элементов. Для инженерной практики рекомендуются варианты со всеми колоннами, армированными ПГА и о крайни.® типовыми колоннами, примерно равные по приведенным затратам.

2. Использование в связевой системе двух- трехцролетннх ригелей позвсыутот подучить существенную экономию материала за счет неразрезноотя конструкции, эффективного использования в длинномерных элементах предварительно напряженной или сметанной арматуры.

3. Применение колонн, армированных пакетами гибкой арматуры о муфтовым соединение!! элементов позволяет применять высокопрочную плохо свариваемую и яеовариваемую арматуру я сократить расход стали на поперечное косвенное армирование.

4. Применение в каркасе бесоварных муфтовых соединений арматуры о узловых сопряжениях позволяет снизить расход материалов за счет ликвидации консолей колонн, закладных деталей, армирования зон подрезок ригелей, исключить частично яла полностью электросварочные работы на монтаяе, негативное влияние сварка на прочность элементов.

Для определения длины зоны анкеровки пакета гибкой арматуры в стальных муфтах можно пользоваться соответствующими рекомендациями. Она принимается в зависимости от вида раствора замололичивания.

5. 3 предложенном каркасе сокращается число элементов до 205?, вместо двух типов стыков применяется один - ригеля

с колонной при сокращении их общего числа до 50$, существенно упрощена геометрия элементов системы (а значит и опалу-

-го-

ночных фори) и арматурных изделий, не требуются закладные детали.

6. Расчет прочности ствола колонны с ИГА следует поизводить по формулам гл.З с учетом особенностей деформирования сечения и полных диаграмм "напряжения-деформации" для бетона и арматуры.

7. Статический расчет нараэрезных ригелей каркаса необходимо выполнять о учетом неодинакового уровня отметок опор и их осадки, а также перераспределения внутренних усилий по методика гл.З.

8. Расчет прочности узловых сопряжений следует производить по сечениям колонн л ригелей, используя методику гл.З

с учетом косвенного армирования, степени анкаровки армагурн а муфтах, эффекта местного сяатия, слотаого напрятанного состояния бетона ригеля.

9. Внедрение с Бязевого каркаса с шразрвзншш рагеляш в строительную практику позволит получить сущесхвэшшй экономический эффект, выракакящйся в скиаошш расхода арматурной стали, трудовых затрат, электроэнергии и сокрааешш сроков строительства, определенных в гд.5.

По результатом диссертации осуааотвлэнд публикация: I. Фошчев Б.И., Рыспвов Д.А., Аль-Кафра Гооон. Железобетонный многоэтагашй овязевый каркас о неразрвэшюш ригелями // ЫВДШ1. - Э.-И.М., 1990. - * 5. - С. 1-6.