close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

?

Прочность и деформативность контактно-платформенных стыков крупнопанельных зданий с дискретным опиранием плит перекрытий

код для вставкиСкачать
На правах рукописи
Доттуев Артур Исмаилович
ПРОЧНОСТЬ И ДЕФОРМАТИВНОСТЬ КОНТАКТНОПЛАТФОРМЕННЫХ СТЫКОВ КРУПНОПАНЕЛЬНЫХ ЗДАНИЙ С
ДИСКРЕТНЫМ ОПИРАНИЕМ ПЛИТ ПЕРЕКРЫТИЙ
Специальность 05,23,01- Строительный конструкции, здания и сооружения.
Автореферат
диссертации на соискание ученой степени
кандидата технических наук
Москва 2017
2
Диссертация выполнена в Федеральном государственном бюджетном
образовательном
учреждении
высшего
образования
«Национальный
исследовательский Московский Государственный строительный университет».
Научный руководитель:
Грановский Аркадий Вульфович
кандидат технических наук, доцент
Официальные оппоненты:
Соколов Борис Сергеевич
доктор технических наук, профессор,
член-корреспондент РААСН
научный консультант
АО «Казанский Гипронииавиапром»
Нарушевич Александр Николаевич
кандидат технических наук, зав. кафедрой
Новосибирского Государственного
архитектурно-строительного
университета.
Ведущая организация:
«Центральный научно-исследовательский и
проектно-экспериментальный институт
промышленных зданий и сооружений
(АО "ЦНИИпромзданий")
Защита состоится «___» ___________ 2017 года в___час. на заседании
диссертационного совета Д 007.001.01, созданного на базе Федерального
Государственного бюджетного учреждения высшего образования «НАУЧНОИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ
ИНСТИТУТ
СТРОИТЕЛЬНОЙ
ФИЗИКИ
РОССИЙСКОЙ АКАДЕМИИ АРХИТЕКТУРЫ И СТРОИТЕЛЬНЫХ НАУК»,
по адресу: 127238, г. Москва, Локомотивный проезд, 21, ауд. №205,
тел.: 8 (495)492-40-76
С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке и на сайте
Федерального Государственного бюджетного учреждения высшего образования
«НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ИНСТИТУТ СТРОИТЕЛЬНОЙ ФИЗИКИ
РОССИЙСКОЙ АКАДЕМИИ АРХИТЕКТУРЫ И СТРОИТЕЛЬНЫХ НАУК» и
на сайте http://niisf.ru/
Автореферат разослан «___»________2017г.
Ученый секретарь
диссертационного совета
Умнякова Нина Павловна
3
ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ
Актуальность темы исследования. Решение проблемы обеспеченности
граждан России жильем – это совершенствование крупнопанельного метода
строительства. Несмотря на увеличение объемов возведения зданий с
использованием технологии монолитного домостроения, крупнопанельное
строительство
остается
основным
направлением,
обеспечивающим
возможность в более короткие сроки решать проблему массового жилищного
строительства. Горизонтальные стыки стеновых панелей являются наиболее
«слабым» конструктивным элементом панельного здания. Предложенная
специалистами МОСПРОЕКТ конструкция контактно-платформенного стыка
с дискретным опиранием плит перекрытий на стеновые панели позволяет
повысить прочность стыкового соединения за счет включения в его работу
контактной зоны. Однако отсутствие экспериментальных исследований
прочности новых типов контактно-платформенных стыков и, как следствие
этого, нормативной базы по их конструированию и расчету, усложняет
задачу по оценке эксплуатационной надежности стыковых соединений и
ведет к использованию при проектировании приближенных методов расчета,
которые не отражают действительного распределения усилий между
элементами стыка, возникающих в конструкциях от расчетных воздействий.
В связи с этим исследования, направленные на оценку реальной работы
данного типа стыка и разработку методики их расчета, являются
актуальными.
Степень разработанности темы исследования. Экспериментальнотеоретическим исследованиям прочности и деформативности различных
конструктивных
решений
горизонтальных
стыковых
соединений
крупнопанельных зданий (контактных и платформенных стыков) посвящены
работы Баркова М.Е., Бирулина Г.Т., Гарачека Е., Грановского А.В.,
Дроздова П.Ф., Зенина С.А., Камейко В.А., Кодыша Э.Н., Колчунова В.И.,
Лишака В.И., Ломовой Л.М., Нарушевича А.Н., Неймарка Л.И., Семенцова
С.А., Соколова Б.С., Шапиро Г.И., Шарипова Р.Ш., Чентемирова Г.М. и
4
других исследователей. Однако, несмотря на имеющийся отечественный и
зарубежный опыт, вопросы прочности и деформативности новых типов
контактно-платформенных стыков при различном соотношении контактных
и платформенных зон практически не изучены, рекомендаций по их
конструированию
и
методик
по
их
расчету
из-за
отсутствия
экспериментальных исследований не существует. Необходимо проведение
экспериментальных и теоретических исследований для оценки влияния
различных конструктивных решений контактно-платформенных стыковых
соединений на их прочность и деформативность.
Цель и задачи. Цель работы – экспериментально-теоретическое
обоснование
податливости
основных
положений
методики
контактно-платформенных
расчета
стыков
прочности
при
и
различном
соотношении площадей контактных и платформенных зон стыка при
действии статической нагрузки. Поставленная цель была достигнута
решением следующих задач.
1. На основе анализа существующих методов испытания конструкций
крупнопанельных
зданий
выбраны
экспериментальные
модели,
соответствующие работе конструкций и их стыковых соединений в системе
здания.
2. Исследование
влияния
соотношения
площадей
контактной
и
платформенной зон стыка на его несущую способность и податливость.
3. Исследование характера напряженно-деформированного состояния
элементов стыка – опорных зон плит перекрытия и стеновых панелей в
зависимости от особенностей его конструктивного решения.
4. Разработка технических решений армирования опорных зон стеновых
панелей
в
зависимости
от конструктивного
решения контактно -
платформенного стыка.
5. Разработка методики расчета контактно-платформенных стыков для
последующего ее использования при проектировании зданий.
Научная новизна диссертационной работы заключается в следующем:
5
 экспериментально исследовано влияние изменения величины
соотношения размеров контактной и платформенной зон опирания
стеновых
панелей
на
несущую
способность
контактно-
платформенного стыка в целом и на характер разрушения
элементов стыкового соединения;
 получены и проанализированы схемы разрушения новых типов
контактно-платформенных стыков в зависимости от соотношения
площадей опорной зоны плиты перекрытия и контактного участка
опирания стеновой панели;
 предложена эмпирическая зависимость, позволяющая определять
несущую
способность
крупнопанельных
зданий
контактно-платформенных
с
учетом
их
стыков
конструктивных
особенностей.
 предложена методика расчета контактно-платформенных стыков с
использованием полученной в эксперименте зависимости между
соотношением площадей контактной и платформенной зон стыка и
величиной относительной прочности стыкового соединения.
Теоретическая и практическая значимость работы.
1. По
результатам
экспериментальных
исследований
получены
данные о несущей способности и податливости контактно-платформенных
стыков
в
зависимости
от
соотношения
размеров
контактной
и
платформенной зон.
2. На основе анализа результатов экспериментальных исследований и
выполненных численных расчетов предложены конструктивные решения
армирования опорных зон стеновых панелей и допустимые предельные, с
точки
зрения
несущей
способности
стыка,
соотношения
площадей
контактных и платформенных зон.
3. Результаты экспериментальных исследований дали возможность
разработать предложения по расчету контактно-платформенных стыков с
дискретным опиранием плит перекрытия на стеновую панель для
6
последующего включения их в нормативный документ по проектированию
крупнопанельных зданий.
Методология и методы исследования. В диссертационной работе
использованы принятые в экспериментальных исследованиях методы
нагружения
железобетонных
конструкций
и
обработки
результатов
испытаний, базирующиеся на Положениях действующих нормативных
документов (ГОСТ 8829-94, ГОСТ 10180-90), а также методах расчета
конструкций, в том числе с использованием метода конечных элементов. При
разработке инженерной методики расчета контактно-платформенных стыков
использованы принятые положения и допущения в теории расчета
железобетонных конструкций.
Положения, выносимые на защиту:
 результаты
экспериментальных
исследований
прочности
и
податливости при сжатии контактно-платформенных стыков с
дискретным опиранием плит перекрытия на стеновые панели;
 результаты
несущей
сравнительных
способности
зависимости
от
экспериментальных
исследований
контактно-платформенных
соотношения
площадей
стыков
контактной
в
и
платформенной зон;
 рекомендации по армированию опорных участков стеновых
панелей в зонах контактно-платформенного стыка в зависимости
от его конструктивного решения;
 методика расчета контактно-платформенных стыков при различных
соотношениях контактной и платформенной зон стыка.
Степень достоверности основных научных положений, результатов
экспериментальных и численных исследований, рекомендаций и выводов
диссертационной работы подтверждается:
 проведенными экспериментальными исследованиями прочности и
деформативности
контактно-платформенных
крупнопанельных зданий с дискретным опиранием плит
стыков
7
перекрытий на стеновые панели при различных соотношениях
площадей контактной и платформенной зон стыка;
 применением
при
выполнении
экспериментальных
исследований современных контрольно-измерительных приборов и
регистрирующего
оборудования
с
автоматизированным
обеспечением обработки и анализа результатов испытаний;
 сравнительным анализом и хорошей сходимостью результатов
экспериментальных
несущей
исследований
способности
и
теоретических
контактно-платформенных
расчетов
стыков
с
дискретным опиранием плит перекрытий на стеновые панели на
основе использования предложенной формулы.
Апробация результатов диссертационного исследования. Основные
положения диссертационной работы представлены в следующих докладах на
научно-практических конференциях и конкурсах.
1. Экспериментальные исследования прочности и деформативности
контактно-платформенных стыков крупнопанельных зданий. Доклад на
научно-технической конференции по итогам научно-исследовательских
работ студентов и молодых ученых факультета ПГС НИУ МГСУ г. Москва,
апрель 2014.
2. Участие
в
I-ом
Открытом
Всероссийском
конкурсе
научно-
исследовательских работ студентов, магистров и аспирантов «Проблемные
вопросы современной строительной науки по направлению «Строительство»,
г. Тамбов, декабрь 2015, диплом III степени.
3. Экспериментально-теоретические
исследования
деформативности
новых
типов
крупнопанельных
зданий
повышенной
Международной
прочности
контактно-платформенных
Научно-практической
этажности.
Доклад
конференции
и
стыков
на
VI
«Развитие
крупнопанельного домостроения в России», InterConPan-VI. 18-20 мая 2016г.,
Краснодар.
Публикации. По материалам диссертации опубликовано 6 работ, в том
8
числе 5 – в рецензируемых изданиях, рекомендованных ВАК РФ.
Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения,
четырех
глав,
заключения,
списка
использованных
источников,
включающего 80 наименований. Работа изложена на 157 страницах
машинописного текста, содержит 61 рисунков, 16 таблиц и три приложения.
ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ
Во введении обосновывается актуальность темы диссертации, степень ее
разработанности, сформулирована научно-техническая гипотеза, поставлены
цель и задачи, определены объект и предмет исследований, научная новизна
и практическая ценность работы.
Первая глава посвящена изучению состояния вопроса по исследуемой
тематике и обоснованию выбранного направления исследований. Проведен
обзор
экспериментально-теоретических
исследований
прочности
и
деформативности горизонтальных стыковых соединений крупнопанельных
зданий выполненных отечественными и зарубежными специалистами.
Начало крупнопанельного строительства и, соответственно, научных
исследований в этой области относится к 40-м годам 20-го столетия.
Исследования стыковых соединений крупнопанельных конструкций зданий
проводились с целью разработки нормативных документов, которые должны
были позволить проектировщикам не только разрабатывать современные
конструктивные решения крупнопанельных зданий, но и иметь возможность
оценить техническое состояние как несущих конструкций крупнопанельных
зданий (плит перекрытий и стеновых панелей), так и их узловых соединений,
- вертикальных и горизонтальных стыков в зависимости от качества монтажа
и прочности несущих элементов стыков, в т.ч. и раствора (бетона) в швах
стыков.
В 1935г. в ЦНИИПСе С.А. Семенцовым были выполнены первые
экспериментальные исследования влияния прочности растворных швов на
прочность стен горизонтальных стыков крупноблочных зданий. В
9
дальнейшем, в Украинском государственном институте сооружений Н. Ф.
Давыдовым (1937г.), в институте строительной техники СССР А. П.
Мандриковым, А.С. Колманком, Н.В. Морозовым, В.Н. Горновым и В.В.
Спиридоновым (1950-55 г.г.) и в ЦНИИПСе – В.А. Камейко, Л.М. Ломовой и
Н.И.
Левиным
(1935-60г.г.)
были
проведены
экспериментальные
исследования разнообразных конструкций стыков крупнопанельных зданий.
В 1960-1980 гг. специалистами ЦНИИСК им. В.А. Кучеренко (С.А.
Семенцов, В.А. Камейко, Н.И. Левин, Л.М. Ломова, А.В. Грановский),
ЦНИИЭПжилища (Г.А. Шапиро, Ю.В. Барков, В.И. Лишак, Э.И. Киреева,
В.П. Блажко, М.Е. Соколов, Н.Н. Цаплев), НИИМосстроя (Ф.С. Белавин,
Ю.Ф. Бирулин, Г.Т. Мощевитин, И.И. Драгилев), МНИИТЭП (Ф.Г. Блюгер,
Ю.Б. Морозов, Г.И. Шапиро, Г.Ф. Седловец, А.Ф. Довгалюк) и КГАСУ (Б.С.
Соколов)
были
выполнены
экспериментальные
исследования
платформенных стыков, в которых были проанализированы различные
конструктивные факторы, влияющие на их несущую способность. Обзор
работ этих авторов показал, что на сегодняшний день вопрос прочности и
деформативности
горизонтальных
соединений
их
при
контактно-платформенных
проектировании
остается
открытым
стыковых
и
требует
дальнейшего изучения. На основе обзора и анализа экспериментальнотеоретических исследований отечественных ученых в области контактных и
платформенных
стыковых
соединений
по
изучаемому
вопросу
сформулированы цель и задачи настоящей диссертационной работы.
Во второй главе изложена методика проведения экспериментальных
исследований и проанализированы результаты испытаний контактноплатформенных стыков (рисунок 1) с различным соотношением размеров
платформенной (далее ПЗ) и контактной (далее КЗ) зон по длине стеновой
панели. Программа исследований включала испытания трех серий образцов
стыков по три образца близнеца в каждой серии.
I серия образцов - эталонные образцы двух групп стыковых
10
Рисунок 1
Общий вид контактно-платформенного стыка
соединений: контактные стыки (рисунок 2а) и платформенные стыки
(рисунок 2б). Результаты испытаний образцов этой серии позволили
установить
граничные
значения
несущей
способности
стыков,
т.е.
определить верхнюю и нижнюю границы несущей способности контактноплатформенных стыков.
II серия образцов – стыки с одним участком платформенной зоны по
длине нижней стеновой панели (рисунок 2в). Соотношение КЗ нижней
стеновой панели к общей площади опорной зоны панели составляло: 0.64
(образцы серии IIа), 0.72 (образцы серии IIб), 0.74 (образцы серии IIв).
а)
б)
в)
Рисунок 2 Общий вид опытных образцов стыков I (а,б) и II (в) серий
III серия образцов – стыки с двумя участками платформенных зон по
длине нижней стеновой панели. Соотношение площади КЗ нижней стеновой
панели к общей площади опорной зоны панели составили: 0.6 (образцы
серии IIIа - рисунок 3 а) и 0.48 (образцы серии IIIб - рисунок 3 б).
11
а)
б)
Рисунок 3 Общий вид опытных образцов стыков III серии.
Железобетонные элементы опытных образцов контактных, контактноплатформенных и платформенных стыков (фрагменты стеновых панелей и плит
перекрытия) были изготовлены в формовочных цехах ОАО «Домодедовский
завод ЖБИ», ООО «Завод крупных деталей» (г. Тула) и завод ЖБИ ООО «ЛСР
Строительство-М» (г. Москва). Армирование опытных образцов стыков
выполнялось
в
соответствии
с
решениями
принятыми
в
проектах
крупнопанельных зданий высотой 22-25 этажей. Прочность бетона опытных
образцов стеновых панелей и плит перекрытий ( R ст., R пл.) была установлена как
по результатам испытаний на сжатие кубов 10×10×10см, так и на основе
использования
неразрушающих
методов
контроля
прочности
бетона
–
склерометра Шмитда. Контроль прочности раствора горизонтального шва
образца осуществлялся непосредственно перед экспериментом путем испытания
кубиков 7.07×7.07×7.07см., изготовленных во время монтажа образца из
растворной смеси, предназначенной для шва стыкового соединения.
Опытные образцы стыков были испытаны по методике, разработанной и
применяемой в ЦНИИСК им. В.А. Кучеренко. Схема испытаний опытных
образцов стыков показана на рисунке 4. Испытания опытных образцов стыков
проводились в 1000 – тонном гидравлическом прессе. Нагрузка на опытные
образцы стыков подавалась ступенями, составляющими приблизительно 10% от
предполагаемой величины разрушающей нагрузки. Интервалы между ступенями
нагружения опытных образцов стыков составляли 8 – 10 мин.
12
Рисунок 4 Схема испытаний опытных образцов стыков.
Измерения
деформаций
бетона
панели
и
растворного
шва
осуществлялись с помощью индикаторов часового типа с ценой деления
0.01мм. Схема расстановки приборов на образцах III серии показана на
рисунке 5.
Кроме этого при испытаниях образцов I-ой и II-ой серий для
измерения деформаций бетона стеновых элементов и фрагментов плит
перекрытий были использованы тензодатчики с базой L=50мм.
Рисунок 5 Схема расположения индикаторов часового типа на
экспериментальном образце серии IIIб
По результатам испытаний построены и проанализированы графики
деформирования бетона и растворных швов, экспериментальных образцов.
Анализ результатов испытаний образцов I –III серий позволил отметить
следующее.
1. В момент близкий к разрушению стыков напряжения сжатия в
опорных зонах стеновых панелей составили:
 в образцах I серии: контактные стыки - 0.95× R н.пр
пан. , платформенные
н.пр
стыки - 0.75× R н.пр
пан. (где R пан. - нормативная призменная прочность
13
бетона стеновой панели);
н.пр
 в образцах II серии: серия IIа – 0.81× R н.пр
пан. , серия IIб - 0.86× R пан. ,
серия IIв - 0.88× R н.пр
пан. ;
н.пр
 в образцах III серии: серия IIIа - 0.8× R н.пр
пан. , серия IIIб - 0.77× R пан. .
Таким образом, если в наиболее прочных горизонтальных стыковых
соединениях контактного типа при соотношении длины контактной зоны к
общей
длине
опорной
зоны
панели
(Lконт./Lобщ.=1)
коэффициент
использования прочности бетона стеновой панели составляет 0.95, то в
контактно-платформенных стыках при соотношении Lконт./Lобщ.=0.48 этот
коэффициент равен 0.77, что достаточно близко к значению коэффициента
использования прочности бетона в платформенных стыках (Lконт./Lобщ.=0.75).
Т.е. эффективность использования контактно-платформенных стыков с точки
зрения
прочности
геометрическими
стыковых
параметрами
соединений
контактных
при
и
сжатии
определяется
платформенных
зон,
соответствующим следующим граничным условиям: 1 ≥ Lконт./Lобщ. ≥ 0.48.
2. При действии сжимающей нагрузки на стык в работу включается
бетон опорных «пальцев» плит платформенной зоны стыка на длине 12-14 см
(при площади опирания плит с каждой стороны – Lоп.зоны= 9см.). Т.е.
максимальная зона давления панели на опорную часть плиты составляет 6÷7
см от оси панели. Именно на этом участке происходит скол бетона панели,
т.е. по контакту защитного слоя бетона с вертикальным арматурным
каркасом (рисунок 6). Для предотвращения возможности разрушения бетона
опорных «пальцев» плит в зоне пиковых деформаций следует установить по
площади верхней опорной зоны плиты арматурную сетку.
3. На рисунке 7 показан характер распределения абсолютных
деформаций раствора в шве стыка III серии по длине панели. Как видно из
приведенных графиков над платформенной зоной стыка из-за более высокой
податливости двойного растворного шва имеет место рост напряжений в
нижней зоне бетона панели и, как следствие этого, появление вертикальных
14
трещин в панелях над и под опорными «пальцами» (в угловых зонах
платформы) плит перекрытий.
Рисунок 6 Характер деформирования опорных «пальцев» плит перекрытия в
платформенной зоне стыка.
а)
б)
Рисунок 7 Характер деформирования растворного шва над опорными
пальцами плит в образцах серии IIа (а) и IIIб (б).
4. На рисунке 8 приведены диаграммы изменения коэффициента
податливости
по
длине
стыкового
соединения
образцов
III
серии,
полученные из эксперимента по результатам обработки графиков N=f(∆), и
на основе использования эмпирических зависимостей, приведенных в
«Пособии по расчету крупнопанельных зданий. Выпуск 1. Характеристики
жесткости стен, элементов и соединений крупнопанельных зданий». Анализ
диаграмм на рисунке 8 позволяет сделать следующие выводы:
 коэффициенты податливости при сжатии растворного шва в контакт
ной зоне стыков III серии достаточно хорошо описываются зависимостями
приведенными в «Пособии…»;
 коэффициенты
податливости
при
сжатии
растворного
платформенных зонах стыка в 1.1-1.38 раз больше, чем полученные с
шва
в
15
использованием рекомендаций «Пособия…». Увеличение коэффициента
податливости при сжатии в платформенной зоне стыков III серии
обусловлено тем, что при действии сжимающей нагрузки имеет место изгиб
стеновой панели над платформенной зоной (т.е. верхняя панель работает как
балка-стенка) и, как следствие этого, наличие больших абсолютных
деформаций раствора в указанной зоне. В таблице 1 приведены значения
величин
коэффициентов
податливости
для
трех
серий
контактно-
платформенных стыков, полученные по результатам экспериментальных
исследований.
Рисунок 8 Диаграммы изменения коэффициента податливости по длине
стыкового соединения (серия IIIб)
5. На основе полученных из эксперимента данных о зависимости
относительной прочности стыка ( ) от соотношения площадей контактных и
платформенных зон получена графическая зависимость
 =f (Lконт./Lобщ.)
–
рисунок 9.
1
0,95
0,9
×
0,85
×
0,8
0,75
0,7
0,65
Lконт/Lобщ
0,6
0,4
0,45
0,5
0,55
0,6
0,65
0,7
0,75
0,8
0,85
0,9
0,95
1
Рисунок 9 График зависимости коэффициента относительной прочности стыка
( ) от соотношения Lконт./Lобщ.
16
6. На основе обработки результатов экспериментальных данных для
оценки
несущей
способности
контактно-платформенных
стыков
с
соотношением Lконт./Lобщ. =0.48÷0.74 и Lплат./Lобщ.=0.26÷0.52 предложена
следующая эмпирическая зависимость:
Nобщ.=  ×( Nконт. × Lконт./Lобщ.+ Nплат. × Lплат./Lобщ.),
где

=
Х×(2,16×Х²
- 4,43×Х + 3,22) - коэффициент,
учитывающий
зависимость прочности стыка от соотношения площадей контактной
и платформенной зон, принимается по формуле Х = Lконт/Lобщ;
Nконт.  R bw  ηm  t dj - несущая способность контактной зоны
стыкового соединения;
Nплат.  R bw  ηm  ηj  t dj - несущая способность платформенной
зоны стыкового соединения.
(значения Nконт. и Nплат. определяются по «Пособию по проектированию
жилых зданий. Вып. 3. Конструкции жилых зданий (к СНиП 2.08. 01-85).
В третьей главе приведено численное моделирование стыкового
соединения железобетонных панелей серии IIIб (рисунок 10). В качестве
программного комплекса использовался программный комплекс компании
MSC Software, состоящий из пре/пост-процессора MSC Patran и решателя
MSC
Nastran.
Подготовка
геометрической
модели,
задание
свойств
материалов, приложение нагрузок и схема закреплений осуществлялась в
программном комплексе MSC Patran, вычисление узловых деформаций и
перемещений – в решателе MSC Nastran, обработка результатов и подготовка
данных для отчёта – в MSC Patran. Для детального определения напряженнодеформированного состояния (далее
нагружении
включением
и
в
учёте
работу
НДС)
конструкции
возможного трещинообразования
арматуры
при
с
проведено моделирование как
железобетонной части стыка – плит перекрытий и панелей (рисунок 11а),
арматурного каркаса (рисунок 11б), так и растворного шва (рисунок 11в).
Таблица 1 Значения величин коэффициентов податливости сжатию стыковых соединений серий I-III
17
18
а)
б)
в)
Рисунок 11 Фрагменты стыкового соединения (а) железобетонные
элементы; (б) арматурный каркас; (в) растворный шов
В процессе расчета появление трещин в КЭ определялось на основе
полученных из расчета данных о величинах деформаций в КЭ. При
превышении величины предельной деформации для материала стыка элемент
выключался из расчета. Для целей нелинейного расчёта, а также расчёта с
учётом трещинообразования проводились испытания бетонных призм для
определения диаграммы, которая в дальнейшем использовалась в расчётах.
Диаграмма    арматуры А400, полученная по результатам
испытаний
опытных образцов стержней, также была использована в расчётах. На
рисунке 12 показаны эпюры распределения напряжений по длине и толщине
элементов стыка (
Анализ
характера
).
распределения напряжений по длине опорных зон
стеновых панелей позволяет отметить следующее:
как видно из эпюр  z (рисунки 12б,в) в зоне опирания верхней стеновой
панели на опорные «пальцы» плиты перекрытия появляются пики
напряжений, в результате которых в указанной зоне возникают первые
трещины и разрушение бетона в опорной зоне верхней стеновой панели.
19
Аналогичные пики напряжений возникают в поперечном (σy) сечении
(рисунок 12г,д) стыка на указанном участке между опорными «пальцами»
а)
б)
в)
д)
г)
Рисунок 12 Эпюры распределения напряжений вдоль образца  z (б) и  у (в),
а также в поперечном сечении  у (г,д)
плит перекрытий. При этом напряжения растяжения σy на этом участке более
чем в два раза превышают аналогичные напряжения на других участках по
длине стыкового соединения. Именно эти напряжения растяжения вызывают
скол бетона стыка в приопорных зонах верхней и нижней стеновых панелей.
При этом толщина скола бетона обусловлена величиной защитного слоя
бетона;
 как видно из эпюры на рисунке 12г в нижней опорной зоне верхней
20
стеновой панели имеет место резкий скачок напряжения σy по контакту
«пальцев» плит перекрытий от +1.0 МПа до -0.6 МПа. В нижней стеновой
панели стыка имеет место скачок напряжений растяжения от + 1.7 МПа до +7
МПа.
В
четвертой
главе
изложена
методика
расчета
контактно-
платформенных стыков с различным соотношением платформенной и
контактной зон. Для разработки инженерной методики расчета контактноплатформенных стыков были проанализированы результаты настоящих
экспериментальных исследований стыковых соединений с различным
соотношением контактных и платформенных зон.
В таблице 2 приведены расчетные значения несущей способности
экспериментальных
образцов
контактно-платформенных
стыков,
вычисленных с использованием указаний ГОСТ 8829-94 в части перехода от
экспериментальных значений несущей способности стыков к расчетным
величинам, «Пособия по проектированию жилых зданий» и расчетных
рекомендаций с использованием предложенной выше формулы. Как видно из
таблицы
2
значения
расчетной
несущей
способности
контактно-
платформенных стыков с дискретным опиранием плит перекрытий на
стеновые
панели,
диссертации
полученные
формулы,
с
достаточно
использованием
хорошо
предложенной
в
корреспондируются
с
результатами обработки экспериментальных данных. Данная методика была
опробована при расчете 12-18 этажных зданий серии И-155.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Результаты диссертационной работы позволили отметить следующее.
1.
Выполнены
комплексные
экспериментально-теоретические
исследования
контактно-платформенных
соотношениях
контактных
0.52<Lплатф./Lобщ.<1
стыков
0.48<Lконт./Lобщ.<1
зон
по
при
и
различных
платформенных
длине
стыка.
Таблица 2 – Расчетная несущая способность экспериментальных образцов стыков
21
22
Установлены величины податливости стыковых соединений и
2.
характер их изменения по длине стыка в зависимости от конструктивного
решения участка опорной зоны для возможности их использования при
расчете напряженно-деформированного состояния несущих конструкций
крупнопанельных зданий. Дано сравнение величин податливости растворных
швов в контактно-платформенных стыках при различных соотношениях
контактной и платформенной зон с нормативными характеристиками
податливости для типовых конструктивных решений «чисто» контактных и
платформенных стыков.
3. На
основе
использования
тензометрического
измерительного
оборудования получена картина деформирования бетона опорных зон
стеновых панелей как на контактных, так и платформенных участках панели,
а также характер распределения усилий в зоне опорных «пальцев» плит
перекрытий.
4. Получены данные о характере процесса трещинообразования в
элементах стыковых соединений в зависимости от соотношения контактной
и платформенной зон стыка. Эти данные позволили уточнить предложенную
эмпирическую зависимость для расчетной оценки несущей способности
контактно платформенных стыков.
5. По
результатам
численных
расчетов
с
использованием
программного комплекса MSC Software как в линейной, так и в нелинейной
постановках получены картины напряженно-деформированного состояния
несущих элементов контактно-платформенного стыка. Полученные из
расчета
изополя
напряжений
позволили
уточнить
рекомендации
по
армированию опорных зон верхней и нижней стеновых панелей контактноплатформенных стыков.
6. Предложена эмпирическая зависимость для оценки несущей
способности контактно-платформенных стыков, учитывающая особенности
их
конструктивного
решения и соотношения длин контактных и
23
платформенных зон стыка. Сравнительный анализ результатов расчета
по предложенной формуле с определением расчетной несущей способности
контактно-платформенных
стыков
с
результатами
обработки экспериментальных данных показал их хорошую сходимость.
По
результатам
исследований
проведенных
экспериментально-теоретических
контактно-платформенных
стыков
даны
следующие
рекомендации для внесения их в действующие нормативные документы.
1. При
проектировании
контактно-платформенных
стыков
крупнопанельных зданий соотношение Lконт./Lобщ. не должно быть менее
0.5.
2. Расчет
контактно-платформенных
стыков
на
сжатие
при
проектировании крупнопанельных зданий рекомендуется выполнять по
разработанной в диссертации формуле.
3. Результаты
были
крупнопанельных зданий
использованы
серии
изготовленных на Домодедовском
И-155
заводе
при
проектировании
из железобетонных
ЖБИ
и
изделий,
на заводе
ООО
«Завод крупных деталей» (г. Тула).
Перспективами дальнейшей разработки темы исследования
являются:
 исследование влияния прочности раствора в горизонтальных швах
контактно-платформенных стыков крупнопанельных зданий на прочность,
деформативность и трещиностойкость опорных зон стеновых панелей;
 совершенствование
конструктивных
решений
контактно-
платформенных стыков с проведением экспериментальных динамических
исследований с целью возможности их применения в сейсмоопасных
регионах РФ.
Публикации по теме диссертации в изданиях, рекомендованных
ВАК РФ:
24
1.
Грановский, А.В., Тихонов, И.Н., Доттуев, А.И. «Оптимизация
конструктивных решений стыков крупнопанельных зданий массового
строительства». // Бетон и железобетон. -2011. №2, С. 5-7.
2.
Грановский, А.В., Тихонов, И.Н., Доттуев, А.И. Повышение
прочности горизонтальных стыков крупнопанельных зданий». // Жилищное
строительство. - 2011. №6, С. 31-32.
3.
Грановский,
А.В.,
Блажко,
В.П.,
А.И.
Доттуев
«Экспериментальные исследования прочности при сдвиге и растяжении
вертикальных стыков панелей с использованием связей из стяжных замков
ВТ – Spannschloss». // Промышленное и гражданское строительство - 2014.
№ 1, С.17-20.
4.
Грановский,
А.В.,
Доттуев,
«Экспериментально-теоретические
деформативности
А.И.,
Смирнов,
исследования
контактно-платформенных
прочности
стыков
В.А.,
и
крупнопанельных
зданий». // Промышленное и гражданское строительство – 2016. №12, С. 6570.
5.
Доттуев, А.И. «К оценке несущей способности контактно-
платформенных стыков крупнопанельных зданий». // Успехи современной
науки – 2017. Том 1, № 5, С. 216-222.
Публикации в других изданиях:
1.
Грановский,
А.В.,
Доттуев,
А.И.,
«Совершенствование
конструктивных решений платформенных стыков – один из путей
повышения этажности крупнопанельных зданий». // Евростойпрофи – 2016.
№83, С. 26-27.
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа