Содержание к диссертации
Введение
Глава I. Методы динамического расчета многоэтажных зданий 10.
1.1. Расчетные схемы и методы расчета многоэтажных зданий 10.
1.2. Исследования работы перекрытий в своей плоскости при горизонтальных воздействиях 16.
1.3. Краткие выводы. Цели исследования 27.
Глава II. Динамический расчет многоэтажных крупнопанельных зданий на упругом основании
2.1. Исходные положения и принятые обозначения
2.2. Дифференциальные уравнения колебаний многоэтажного здания с упруго-податливыми связями 33.
2.3. Учет влияния сдвига в отдельных этажах многоэтажного здания
2.4. Колебания многоэтажного здания с упруго-податливыми связями сдвига и абсолютно жесткими поперечными связями 38.
2.5. Изгиб многоэтажного здания с упруго-податливыми поперечными связями и абсолютно жесткими связями сдвига 44.
2.6. Изгиб многоэтажного здания с абсолютно жесткими поперечными и сдвиговыми связями 46.
2.7. Решение дифференциального :уравнения изгиба многоэтажного здания с упруго-податливыми связяси сдвига и абсолютно жесткими /дюперечными связями 49.
2.8. Пример расчета составного стержня 52.
2.9. Колебания многоэтажных зданий и сооружений с учетом вязкости материалов 57.
Глава III. Колебания многоэтажных зданий регулярной структуры 66.
3.1. Упругие характеристики многоэтажных зданий с различной конструктивной схемой 66.
3.2. Вынужденные гармонические колебания многоэтажного здания регулярной структуры 70.
3.3. Колебания многоэтажного здания регулярной структуры при произвольном динамическом воздействии 60.
3.4. Об учете внутреннего трения
3.5. Сейсмические колебания многоэтажного здания регулярной структуры
Глава ІV. Экспериментальное исследование жесткости сборных перекрытий многоэтажных зданий 106.
4.1. Экспериментальное определение жесткости сборных железобетонных перекрытий много этажных зданий при горизонтальных нагрузках 106.
4.2. Экспериментальное определение жесткости сборных железобетонных перекрытий из отдельных плит размером "на комнату" с учетом проемов под лестничные клетки при горизонтальных нагрузках 129.
Основные результаты и выводы 149.
Литература 152.
- Исследования работы перекрытий в своей плоскости при горизонтальных воздействиях
- Колебания многоэтажного здания с упруго-податливыми связями сдвига и абсолютно жесткими поперечными связями
- Вынужденные гармонические колебания многоэтажного здания регулярной структуры
- Экспериментальное определение жесткости сборных железобетонных перекрытий из отдельных плит размером "на комнату" с учетом проемов под лестничные клетки при горизонтальных нагрузках
Введение к работе
Важнейшая народнохозяйственная задача, сформулированная в "Основных направлениях экономического и социального развития СССР на I981-1985 годы и на период до 1990 года? - повышение эффективности капитальных вложений на основе использования достижений научно-технического прогресса, снижение стоимости и сроков строительства зданий и сооружений, повышения качества строительных работ и надежности сооружений.
Важное место в решении этой проблемы принадлежит строительной науке, в частности, строительной механике и теории сооружении. Несмотря на значительные достижения отечественной науки в области расчета зданий и сооружений, в этой области еще имеется много нерешенных задач.
Массовое строительство крупнопанельных и каркасных зданий, в том числе в районах с сейсмической активностью, ставит перед исследователями задачу, имеющую первостепенное народнохозяйственное значение, - дальнейшее совершенствование методов статического и динамического расчета зданий с учетом всего многообразия факторов, влияющих на их напряженно-деформированное состояние, в частности, пространственной работы, упругого основания и т.д.
Учет пространственной работы зданий, как единых систем с учетом совместности деформаций всех их конструктивных элементов, является одним из наиболее перспективных направлений на пути создания эффективных методов расчета, особенно при действии динамических и сейсмических нагрузок. Проведение в различных организациях расчеты показывают, что полный учет пространственного деформирования зданий позволяет на стадии проектирования выявить существенные резервы прочности и обеспечить экономию конструкционных материалов до 10$ и снизить стоимость зданий до 5%, что в масштабах всей страны приведет к большому экономическому эффекту.
В настоящее время методы статического и особенно динамического расчета пространственных сооружений типа многоэтажных зданий разработаны еще недостаточно полно, что объясняется прежде всего большой сложностью рассматриваемых механических моделей. Быстрое совершенствование вычислительной техники и разработка таких эффективных вычислительных методов, как метод конечных элементов тем не менее не решают всех проблем пространственного расчета зданий, так как при расчете, например, многоэтажного крупнопанельного здания приходится учитывать работу нескольких сот или даже тысяч панелей, что нереально даже для самых мощных ЭВМ. Поэтому большое развитие получают аналитические методы расчета зданий, основанные на выборе достаточно адекватных упрощенных схем, позволяющих интегрально оценить напряжённо-деформированное состояние их элементов (стен, колонн, диафрагм, перекрытий и т.п.).
В работах советских ученых К.С.Абдурашидова, Я.М.Айзенберга, В.А.Быховского, И.И.Голъденблата, Т.А.Горояна, Б.Е.Денисова, П.Ф.Дроздова, ВЛС.Егупова, Т.Ж.Жунусова, К.С.Завриева, Г.Н.Карци-вадзе, Л.Ш.Килимника, И.Л.Корчинското, О.В.Лужина и С.В.Медведева, Ю.П.Назарова, Н.А.Николаенко, С.В.Полякова, И.М.Рабиновича, В.Т.Рассказовского, А.Р.Еканицына, Э.Е.Сигалова, А.Ф.Смирнова, Н.К.Снитко, Е.С.Сорокина, А.П.Филиппова, Э.Е.Хачияна, У.Ш.Шамсие-ва, Г.А.Шапиров и др. рассматривались различные расчлененные и дискретные модели зданий, позволяющие значительно сократить порядок разрешающих систем уравнений по сравнению, например, с МКЭ. В ряде работ успешно применялись к расчету зданий схемы составных стержней и соответствующая теория А.Р.Вжанипына /103/. Интересные исследования проводятся и в области учета взаимодействия зданий с грунтовым основанием.
В настоящее время методы расчета инженерных сооружений на упругом основании получили широкое распространение в практических расчетах. Рассматривая инженерные конструкции или сооружения как балки, плиты или рамы, лежащие на упругом основании, их расчетную схему можно приблизить к действительной работе путем учета совместной работы надземной и подземной частей сооружений.
При расчете системы "сооружение-грунтовое основание" важной задачей является определение реактивных (контактных) давлений в грунте и вертикальных прогибов сооружения, так как от характера их распределения непосредственно зависят величины внутренних усилий конструкций или сооружений.
Полный учет природных механических свойств грунтовых оснований невозможен. Поэтому для определения напряженно-деформированного состояния оснований и сооружений в основном используются расчетные модели основания, схематически описывающие механические процессы, протекающие в грунтах, в математической форме, делающей достаточно доступными необходимые вычисления.
В теории расчета конструкций на упругом основании в настоящее время разработаны эффективные методы расчета различных конструкций и сооружений, покоящихся на грунте, для описания которого применяются разные модели упругого основания. В развитие этих методов большой вклад внесли советские ученые В.М.Александров, Н.М.Бородачев, В.З.Власов, Н.М.Герсеванов, М.И.Горбунов-Посадов, Е.Е.Егоров, Б.Н.ІЄМОЧКИН, В.А.Ильичев, В.А.Кисее лев, Г.К.Клейн, С.Н.Клепиков, Б.Г.Коренев, А.Н.Крылов, Н.Н.Леонтьев, Л.И.манвелов, А.А.Мустафаев, Е.А.Па-латников, П.Л.Пастернак, Г.Я.Попов, И.А.Симвулиди, А.П.Синицын, Д.Н.Соболев, В.А.Соломин, В.И.Травуш, А.И.Цейтлин, Т.Ш. Ширинкулов и др.
Вместе с тем многие задачи как в области расчета зданий, так и по учету упругих и инерционных свойств грунта еще не нашли достаточно полного освещения в научной литературе. Особенно это относится к задачам взаимодействия зданий с грунтовым основанием.
Настоящая работа посвящена экспериментально-теоретическому исследованию колебаний многоэтажных зданий (крупнопанельные, каркасные и др.) на упругом основании. В основу исследований положены идеи А.Р.Вжаницына, связанные с теорией составных стержней /103/.
Работа состоит из четырех глав. В первой главе дан обзор основных направлений расчета строительных конструкций и зданий на упругом основании для плоских однородных, и для составных конструкций. Приведен также обзор работ по изучению жесткости сборных перекрытий в своей плоскости при изгибе. Здесь же сформулированы цели исследования и постановка рассмотренных в диссертации задач.
Во второй главе предложена расчетная модель и соответствующая ей система дифференциальных уравнений, описывающая колебания зданий в вертикальной плоскости при динамических воздействиях. Эта модель относится к зданиям крупнопанельного и каркасно-панельного типа. Модель представляет собой составной стержень, отдельные слои (стержни) которого моделируют этажи здания, соединенные нормальными и касательными связями в швах, имитирующих податливость стыковых соединений. Рассмотрены различные расчетные случаи, когда влиянием вертикальных или сдвиговых связей можно пренебречь, приведен пример расчета, изучен вопрос о влиянии вязкоупругих свойств материалов на динамическое поведение здания.
В третьей главе рассматривается упрощенные расчетные схемы зданий преимущественно каркасного типа, в которых отдельные стержни, моделирующие этажи, соединяются между собой линейными связями типа винклерового основания. При этом вводится дополнительное допущение о регулярности рассматриваемой системы, что позволяет применить для конечно-разностных операторов, входящих в разрешающую систему уравнений, дискретные разложения (или преобразования) типа Фурье, Это обстоятельство позволяет получить замкнутые решения как для гармонической, так и для произвольной нагрузки. Рассмотрены также вопросы учета внутреннего трения и расчеты зданий на действие реальных акселерограмм.
Четвертая глава посвящена экспериментальному исследованию жесткости сборных железобетонных перекрытий в своей плоскости на моделях. Приводится описание методики испытаний, испытательного стенда и моделей различных типов сборных перекрытий. Даш результаты экспериментальных работ по восьми типам перекрытий, приводится их анализ.
В заключении приводятся основные выводы и результаты работы.
диссертационная работа выполнена на кафедре строительной механики Ферганского политехнического института под руководством докт.техн.наук, проф.Ширинкулова Т.Ш. и научного консультанта докт.техн.наук, проф.Цейтлина А.И.
Результаты работы опубликованы в статьях /130,131,87 / и доложены на научно-технической конференции профессорско-преподавательского состава Ферганского политехнического института, на объединенном семинаре кафедр "Строительной механики и теории сейсмостойкого строительства" и "Сопротивления материалов и теории упругости" Самаркандского Государственного архитектурно-строительного института.
Исследования работы перекрытий в своей плоскости при горизонтальных воздействиях
Одним из основных вопросов при проектировании сборных многоэтажных зданий является вопрос о пространственной работе их конструкций при действии горизонтальных нагрузок от ветра и сейсмических сил. Вопросами расчета многоэтажных зданий на горизонтальные воздействия занимались многие отечественные и зарубежные исследователи.
В работе А.С.Калманка /53» / описываются результаты проведенных автором исследований по разработке инженерных методов расчета каркасно-панельных и бескаркасных сборных многоэтажных зданий и их элементов на горизонтальные нагрузки. Автор считает, что целесообразно отказаться от применения точных методов строительной механики и ограничиться разработкой таких приближенных методов исследования пространственной конструкции сборного много-этажного здания/применяется общий приём расчленении пространственной системы на отдельные плоские элементы, при этом междуэтажные перекрытия здания рассматриваются как абсолютно жесткие в своей плоскости диски.
Результаты аналогичных исследований изложены в работе П.П.Ша-гина /146 /. Этот автор рассматривает вопросы расчета пространственных систем каркасно-панельных зданий на горизонтальную нагрузку. В основу расчетных схем положена предпосылка об абсолютной жесткости перекрытий в своей плоскости.
В работе В.К.Егунова /4-і/ освещаются методы расчета современных полносборных гражданских и промышленных зданий на прочность, устойчивость и колебания с учетом пространственной работы. При учете пространственной работы зданий сборные перекрытия рассматриваются как деформируемые в своей плоскости балки или балки-стенки. Предлагая производить расчет зданий на основе пространственной схемы, автор опирается на тот факт, что рассматриваемые системы являются сборными и, следовательно, регулярными и монотонными, а поэтому рационально расчленить сложную пространственную конструкцию на плоские системы с удерживающими (поддерживающими) ж толкающими связями. По мнению автора, эти плоские системы, имеющие в местах рассчленения удерживающие и соответственно толкающие связи, при "склеивании" в пространственную систему полностью отвечают пространственной работе сооружения.
В работе В.К.Егупова и Т.А.Командриной /42/ изложены теория и методы расчета зданий на сейсмические воздействия с учетом пространственной работы, проанализированы последствия ряда зем-лятрясений, даны теоретические обоснования расчетных моделей зданий, в которых учитывается взаимодействие вертикальных и горизонтальных элементов.
Данная работа по существу является продолжением работы /41 /, она основывается на тех же принципах расчета пространственных систем. Значительное внимание уделено разработке практических методов расчета.
В работах С.В.Полякова /96 ,97/ рассматриваются практические способы определения сейсмических нагрузок и вопросы прочности конструкций, подверженных их воздействию. Расчет многоэтажного здания производится с помощью расчленения его вертикальных и горизонтальных элементов. Перекрытия рассматриваются как неразрезные балки на упругих опорах.
В работе /4 / авторы излагают методы расчета многоэтажных зданий на ветровые и сейсмические нагрузки, придерживаясь основных предпосылок работ.У 41.„42 А
В работе /78/ М.А.Марджаншвили рассматривает вопросы расчета зданий как пространственных систем на одновременные горизонтальные и вертикальные воздействия. При выборе расчетной схемы автор следует работам /41,42,4 ; 96, 97 /, применяя метод расчле нения вертикальных и горизонтальных элементов. При этом горизонтальные элементы (перекрытия) принимаются в виде многослойной балки с упругими поперечными связями между слоями. Перекрытие считается деформируемым в своей плоскости.
В цикле работ Н.А.Николаенко и Ю.П.Назарова/ 68, 89 / рассмотрены фундаментальные проблемы расчета сооружений при сейсмических и других воздействиях, связанные со строгим учетом пространственного характера воздействия и рассмотрением сооружения как трехмерного тела. В качестве расчетной схемы сооружения используется дискретная многомассовая система с линейными и нелинейными связями. Существенным обстоятельством является возможность выявить режим колебаний и характер разрушения конструкций в достаточно полном соответствии с их действительной работой, что исключается в случае упрощенных схем сооружения и воздействия на него.
Для исследования пространственной работы здания А.С.Калманок /56/, Д.А.Питлюк /95/, А.Б.Ашрапов, В.Т.Рассказовский и А.И. Мартемьянов /5 / и др. рекомендуют расчленить его на отдельные плоские элементы и рассчитывать на действие как внешней, так и единичных нагрузок, заменявших собой усилия в сопряжениях рассматриваемого элемента с соседними.
Пространственная работа коробки жилых зданий, возводимых на подрабатываемых территориях, была подробно исследована Б.А.Коси-цыным /69/. В этой работе коробка здания представляется в виде призматической многосвязной оболочки, раскрепленной нежесткими диафрагмами жесткости. Кососимметричные вертикальные деформации стен при кручении определяются только деформацией контура поперечного сечения. Деформации поворота сечения при кручении не учитываются. В результате задача сводится к решению неоднородных дифференциальных уравнений изгиба и кручения четвертого порядка с постоянными коэффициентами.
В работе /23 / Б.С.Васильков рассматривает крупнопанельное здание как призматическую оболочку многосвязного сечения, находящуюся на податливом основании конечной толщины, подстилаемом жестким основанием.
Колебания многоэтажного здания с упруго-податливыми связями сдвига и абсолютно жесткими поперечными связями
Опираясь на вышеуказанные экспериментальные исследования, В.К.Егупов совместно с Т.А.Командриной разработал метод расчета зданий различных конструктивных схем на сейсмическое воздействие с учетом поворота и деформативности перекрытий в своей плоскости /42/.
Учет поворота и прогибов перекрытий полностью подтвердился натурными экспериментами многих авторов, проведенными в последующие годы. Полученные результаты вошли в нормативные документы и позволили выполнять расчеты зданий по пространственным схемам. Проведенные в Советском Союзе и за рубежом натурные исследования зданий показывают, что деформации вертикальных элементов по длине здания неодинаковы. Во многих случаях существенными являются деформации в своей плоскости не только сборных, но и монолитных перекрытий. Натурные испытания, проведенные в ЦВШКЖ, показали, что поворот и изгиб перекрытий в своей плоскости в значительной степени проявляются при колебаниях каркасных зданий повышенной этажности. В 1966 г. под руководством Г.Н.Карпивадзе в Грузии были выполнены экспериментальные исследования каркасных зданий. Интересно отметить, что поступательные перемещения перекрытий, как жестких дисков, не наблюдались ни в одном из экспериментов. Но деформации и поворот перекрытий проявлялись даже в непротяженных зданиях, длина которых всего в 1,5-2,0 раза больше ширины. Это лишний раз показывает, что пространственная работа присуща и непротяженным зданиям. Испытания, проведенные под руководством Г.А.Іапиро в ЦНИИЭП жилища,показали, что учет пространственных форм колебаний, связанных с кручением и общим изгибом перекрытий в своей плоскости, для сравнительно длинных зданий может оказаться существенным независимо от числа вертикальных диафрагм и расстояний между ними. Итак, поворот и деформативность перекрытий в своей плоскости - важный объективный факт, установленный многочисленными экспериментами, который должен учитываться при расчете зданий на сейсмические воздействия. В ЦНИИСКе проводились статические и динамические испытания в своей плоскости моделей монолитных, сборных железобетонных и деревянных перекрытий. Опыты показали, что жесткость сборных перекрытий существенно зависит от способа сопряжения их элементов. В первом приближении сборность перекрытий может быть учте-на введением в расчет условного модуля упругости Е = 0Ґ Е н , где Ем - нормативный модуль упругости бетона монолитного перекрытия; Y - коэффициент, учитывающий сборность перекрытий. По данным ЦНЙИСКа для сборного перекрытия, замоноличенного с помощью шпонок с последующей заливкой швов раствором, для сборного перекрытия с обвязкой по периметру V = 1/}2. Экспериментальными модельными исследованиями сборных перекрытий в своей плоскости занимался А.А.Михайлов /62,83/. Исследование проведено сначало в ОИСИ, а затем продолжено в Дальмор-НИЙпроекте. йспытывались сборные перекрытия из одинаковых узких плит прямоугольного сечения, объединенных в общую плиту посредством замоноличивания их с помощью обвязки. Исследовалось изменение жесткости сборных перекрытий в своей плоскости с изменением замоноличенных обвязок, поясов и раскладки узких плит. Итоги исследований показали, что в расчетных моделях сборные перекрытия нельзя принимать в виде сплошной системы типа высоких балок или балок-стенок. Модель их в виде составной балки, работающей на изгиб и сдвиг, лучше соответствует действительной работе. Жесткость перекрытий в своей плоскости характеризуется двумя величинами Е З и G F . Величины условных модулей упругости Е И сдвига G и отношение между ними не являются постоянными, так как работа сборных перекрытий существенно зависит от отношения их длины L к ширине В , от способа замоноличивания и уровня напряженного состояния. В ТбилЗБИИЭП Г.Ш.Чануквадзе и Т.И.Цагурия в течение ряда лет ведутся работы по определению и уточнению динамических характеристик междуэтажных перекрытий каркасно-панельных зданий с помощью экспериментальных исследований / {43,(44,145/. Основное внимание уделяется параметрам пространственной работы перекрытий многоэтажных зданий, запроектированных по рамносвязевой и связе-вой схемам. Модели испнтывались при динамических и статических нагрузках. Перекрытия при горизонтальных воздействиях рассматривались как балка-стенка на упругих опорах разной податливости. Кроме этого, авторами изучалось влияние проемов для лестничной клетки на жесткости перекрытий в своей плоскости.
Результаты эксперимента показали, что заполнение перекрытия по жесткости довольно близко к монолитному. Авторы утверждают /145/, что приведенная расчетная модель является достаточно точной и без особых затруднений позволяет определить жесткости в поясах перекрытий, ослабленных проемами.
Вынужденные гармонические колебания многоэтажного здания регулярной структуры
Участок перекрытия, состоящий из одного или нескольких пролетов, автор рассматривает как конечный элемент при моделировании здания перекрестной системой и расчете последней методом перемещений.
Излагает способ вычисления реакций во внешних связях, расположенных по торцам такого участка при заданных единичных перемещениях Д =Іи ip = I. Способ предполагает применение ЭВМ.
В исследованиях А.И.Сапожникова и Г.М.Іцузнецовой / НО / определяется влияние пластических деформаций перекрытий на характер изменения ЕЗ и GF по длине перекрытий и в зависимости от величины нагрузки. Решается система нелинейных уравнений. В результате установлено, что для моделей на двух опорах у торца Е3 (и, р) » GF (и, р) убывают от опор к центру.
В кандидатской диссертации А.И.Сапожникова также выполнены исследования работы перекрытий в своей плоскости при горизонтальном воздействии. Экспериментально и теоретически доказано, что для перекрытий, изгибающихся в своей плоскости, решения теории упругости при определении перемещений и элементарной теории изгиба балок с учетом деформации сдвига практически совпадают. Это важный вывод, поскольку для статического расчета балок-стенок в теории упругости имеются замкнутые решения лишь для весьма ограниченного круга задач. В дальнейших исследованиях автора дополнительно учитывалась инерция вращения масс и составлены таблицы, облегчающе расчеты /109/. А.А.Котов-Лунев /70 / разработал приближенный прием расчета перекрытий, основанный на гипотезе подобия форм колебания сдвига и изгиба перекрытий. Результаты натурных испытаний и сравнение их с данными расчета зданий с учетом пространственной работы показывают, что из-гибно-сдвиговая балочная модель перекрытия является вполне обоснованной. Однако недостаточно изучен вопрос (как теоретически, так и экспериментально) о назначении изгибных и сдвиговых жесткостных характеристик сборных перекрытий, работающих в своей плоскости. Итак, на современном этапе проектирования сборных перекрытий важное значение имеет разработка методов расчета изгибных и сдвиговых жесткостных характеристик сборных перекрытий для зданий различных конструктивных схем в зависимости от соотношения длины и ширины здания, а также в зависимости от уровня действующей горизонтальной нагрузки. Метод, о котором говорилось выше, важен при определении нагрузок, действувдих на плоские элементы здания. После их определения следует выполнять статические расчеты этих элементов как сложных составных конструкций. Для того, чтобы перейти к составлению новых расчетных схем и разработке методов расчета перекрытий как сложных составных систем, необходимо проанализировать опыт, накопленный различными исследователями при решении аналогичной задачи для гориеонталь-ных и вертикальных элементов здания. Статья В.В.Хаиджи /OZ/ посвящена анализу нагрузок на перекрытия, возникающих вследствие неточности при изготовлении и монтаже колонн здания. Нормальные силы в колоннах рассматривав/гся как ломанные с переломами в уровнях перекрытий. Переломы линий действия нормальных сил приводят к появлению горизонтальных составляющих, которые воспринимаются перекрытиями. Б зависимости от величины вертикальной нагрузки вычисляются составлявшие и углы перелома колонн. Углы перелома колонн определяются по графику, построенному на основании статистической обработки натурных измерений, в зависимости от числа переломов колонн, одновременно учитываемых в расчете. В работах /96,97/ С.В.Полякова определяются усилия и распределение их между вертикальными и горизонтальными плоскими несущими конструкциями здания при действии на него горизонтальных нагрузок. Рассматривая приближенную схему работы перекрытия одноэтажного здания в горизонтальной плоскости, автор представляет его как неразрезную балку на упругих опорах, роль которых играют стены, рамы и другие конструкции, поддерживающие это перекрытие. Реакции в упругих опорах определяются в предположении об абсолютной жесткости перекрытия в горизонтальной плоскости. Если горизонтальные связи между перекрытиями соседних пролетов имеют очень малую жесткость по сравнению с жесткостью перекрытия (в его плоскости), то перекрытия между соседними опорами можно рассматривать как шарнирно опертые простые балки и определять реакции в опорах. Отмечается, что в ряде случаев при расчете зданий на горизонтальные нагрузки следует отказаться от допущения абсолютной жесткости перекрытий в своей плоскости. Автор предлагает приближенные методы расчета одноэтажных и многоэтажных зданий с учетом пространственной работы, основанные на объединении жесткостей как вертикальных, так и горизонтальных элементов. В работах К.С.Завриева и В.Й.Буданова /АЬ, 19 / были приведены результаты экспериментальных исследований по различным типам замоноличивания покрытий, проведенных в 1954т-65 г.г. в институте КазпромстройНИИпроект. Было исследовано в основном три типа замоноличивания покрытий: 1 тип - плиты приварены к балкам через закладные детали; 2 тип - дополнительно к I типу все швы и шпонки между плитами заполнены бетоном М-200 на мелком щебне, в продольные швы и в опорных зонах плит уложены арматурные каркасы; 3 тип - дополнительно ко 2 типу плиты покрытия поверху соединены стальными накладками.
Экспериментальное определение жесткости сборных железобетонных перекрытий из отдельных плит размером "на комнату" с учетом проемов под лестничные клетки при горизонтальных нагрузках
Как было показано в предыдущей главе, при расчете зданий на горизонтальные статические и динамические нагрузки одним из важнейших вопросов является определение жесткости перекрытий в своей плоскости. Для большинства протяженных зданий допущение об абсолютной жесткости перекрытий в своей плоскости, как это часто принимается в практических расчетах, не корректно, а назначение жесткости перекрытий, представляющих часто достаточно сложную конструкцию, на основе простейших соображений может привести к значительным погрешностям. Поэтому важное значение имеет экспериментальная проверка действительной работы сборных перекрытий в своей плоскости, которая во многом определяет поведение здания при действии горизонтальных нагрузок, особенно динамического характера.
В настоящей главе приводятся результаты экспериментального исследования жесткости сборных железобетонных перекрытий многоэтажных зданий различной конструкции. Изучению подвергались четыре основных типа перекрытий. 1. Монолитное, с расположением и количеством арматуры, соответствующими сборным перекрытиям (рис. ІУ.І). 2. Многопустотное перекрытие (для упрощения изготовления моделей сечение каналов было принято прямоугольным) (рис. ІУ.2). 3. Ребристое перекрытие (рис. ІУ.З, ІУ.4). 4. Перекрытие, усиленное в местах установки оборудования (рис. ІУ.5, ІУ.6). Модели перекрытий были изготовлены в масштабе 1:10, конструкция и размеры приняты в соответствии с существующими конструктивными и планировочными решениями зданий. Подготовка и монтаж отдельных элементов перекрытий были произведены аналогично тому, как это делается в натурных условиях. Учитывая характер работы перекрытий на горизонтальные воздействия и реальные возможности имеющегося в нашем распоряжении силового стенда, модели всех типов были изготовлены длиной в 3 пролета с одинаковыми размерами 60x180 см (рис. ІУ.І ІУ.Б). Размеры отдельных элементов перекрытий - 15x60 см (табл. ІУ.І). В среднем пролете модели 4-го типа предусмотрен участок перекрытия специального назначения, выполненный из отдельных балочек и сборных плит с монолитными участками. Средний пролет выполнен так, чтобы можно было смонтировать тяжелое оборудование. Для подготовки отдельных элементов моделей была изготовлена специальная опалубка из тонколистовой стали. Бетонирование элементов моделей производилось на заводе ЖЕИ в таких же условиях, как и для натурных конструктивных элементов. Бетон М200 отбирался из бетономешалки, крупная фракция отбрасывалась. После заливки бетона модели помещались в пропарочную камеру и достигали 70$ проектной прочности. После пропарки элементы сохранялись в лаборатории до приобретения 100$ проектной прочности. Армирование моделей всех типов производилось точно также, как и натурных конструкций. Процент армирования соответствует типовым решениям. Рабочая арматура принята из круглой арматурной стали марки B-I диаметром 3,0 мм. Полки плит пере крытий армируются Сечение одной балочки составляет 20x25 мм, длина - 25 см. Балочки опираются на железобетонные балки пролетом 60 см, которые в свою очередь, опираются на поперечные стальные ригели (рис. ІУ.6). Армирование балочки произведено также аналогично реальной конструкции с сохранением процента армирования. Арматурные каркасы выполнены из круглой арматуры диаметром 3,0 и 1,5 мм, вязальная проволока из меди диаметром 1,0 мм. Соединение элементов между собой производилось электросваркой через закладные детали на опорных участках. При сварке применялись электроды марки Э-42. Соединение плит перекрытия 2-го типа производилось, как и в натуре, через торцовые выпуски арматуры. После монтажа отдельных элементов бетонировались монолитные участки и замоноличивались швн« Все модели испнтывались на специальном универсальном стенде, смонтированном на кафедре строительной механики ФерПИ.поз-водящем испытать модели и конструкции различного вида (рис Л У. 7). Модели устанавливаются на силовой стенд в вертикальном положении на шарнирно неподвижной и шарнирно подвижной опорах. Для поддержания моделей в устойчивом вертикальном положении предусмотрены специальные вертикальные стальные направляюще. Для свободного перемещения модели между ею и направляющими имеется зазор, величина которого регулируется винтом. Статическая сосредоточенная нагрузка прикладывается в середине пролета через рычажное устройство (рис. 17.7). Для определения прогибов при испытании сборных моделей используются индикаторы часового типа с ценой деления 0,01 мм, устанавливаемые на каждой опоре, в середине пролета и вблизи верти кального шва - по обе его стороны (рис. 17.8). При испытании модели перекрытия 1-го типа (монолитной) индикаторы устанавливались на равном расстоянии, как показано на рис. 17.9.