Содержание к диссертации
Введение
1. Состояние вопроса, цель и задачи исследования 14
1.1 Обоснование применения подземных пешеходных переходов 14
1.2 Пути совершенствования конструкций подземных переходов 17
1.3. Анализ конструктивных систем железобетонных покрытий и перекрытий 22
1.4 Опыт исследований совместной работы элементов перекрытий 30
1.5 Опыт исследований распорного взаимодействия железобетонных элементов транспортных сооружений 37
1.6 Совершенствование конструктивных систем перекрытий малозаглубленных подземных переходов 44
2. Компьютерное моделирование перекрытий малозаглубленных подземных переходов с нижней сводчатой поверхностью 50
2.1. Механизм и условия распорного взаимодействия 50
2.2. Анализ условий опирания перекрытий малозаглубленных подземных переходов с нижней сводчатой поверхностью 55
2.3 Особенности пространственной работы перекрытий в различных конструктивных системах и условиях закреплений 60
2.4 Исследование напряженно-деформированного состояния перекрытий малозаглубленных подземных переходов с нижней сводчатой поверхностью в нелинейной стадии 68
2.5 Численное определение деформаций в арочном фрагменте перекрытия с раскреплением поверху (к п. 4.4.3) 73
2.6 Моделирование пологой арки из стального профилированного настила (к п. 4.2.2) 74
Выводы и заключения: 77
3. Теоретические исследования распорного взаимодействия элементов перекрытий с нижней сводчатой поверхностью 78
3.1 Определение распорных усилий в арке кругового очертания 78
3.1.1 Построение математической модели пологой арки 78
3.1.2 Определение распорного усилия в пологой арке из профилированного настила от веса свежеуложенного бетона 82
3.1.3 Работа арочного профилированного настила под монтажными нагрузками 85
3.1.4 Определение распорных усилий в железобетонных фрагментах перекрытия арочной формы численным методом 86
3.2 Аналитический метод определения распорных усилий в арочном перекрытии с очертанием по параболе 87
3.2.1 Определение распорного усилия в пологой арке из профилированного настила 87
3.2.2 Определение распорных усилий в железобетонных фрагментах перекрытий арочной формы 91
3.2.3 Определение распорных усилий во фрагменте перекрытия арочной формы приближенным методом 97
3.3 Сравнение результатов теоретических расчетов и компьютерного моделирования 99
3.4 Определение податливости опор 103
3.5 Условие постановки распорных элементов 104
3.6 Прочность плит перекрытия на участках соединения с колоннами 106
Выводы и заключения: 109
4. Экспериментальные исследования перекрытий с нижней сводчатой поверхностью 110
4.1 Цель и задачи экспериментальных исследований 110
4.2 Планирование и подготовка эксперимента 110
4.3 Экспериментальные исследования арки из стального профилированного настила 116
4.3.1 Испытания пологой арки из стального профилированного настила на монтажные нагрузки 116
4.3.2 Сравнение численных и экспериментальных значений деформаций пологой
4.4 Экспериментальные исследования фрагментов перекрытий малозаглубленных подземных переходов с нижней сводчатой поверхностью 125
4.4.1 Испытание фрагментов перекрытий малозаглубленных подземных переходов с нижней сводчатой поверхностью по арочной схеме на действие равномерно распределенной нагрузки 126
4.4.2 Испытание фрагментов перекрытий малозаглубленных подземных переходов с нижней сводчатой поверхностью по арочной схеме на действие эквивалентной сосредоточенной нагрузки 129
4.4.3 Испытание фрагментов перекрытий малозаглубленных подземных переходов с нижней сводчатой поверхностью раскрепленных поверху 132
4.4.4 Испытание фрагментов перекрытий малозаглубленных подземных переходов с нижней сводчатой поверхностью по комбинированной схеме 134
4.4.5 Экспериментально-теоретическое определение распора в образцах при равномерно распределенной нагрузке 135
4.4.6 Экспериментально-теоретическое определение распора при действии эквивалентной сосредоточенной нагрузки в середине пролета 139
4.5 Экспериментальные исследования прочности перекрытий с нижней сводчатой поверхностью на участках соединения с колоннами 141
Выводы и заключения: 144
5. Рекомендации по проектированию перекрытий малозаглубленных подземных переходов с нижней сводчатой поверхностью 146
Заключение: 159
Библиографический список 161
Приложение 1. Определение экономической эффективности перекрытий малозаглубленных подземных переходов с нижней сводчатой поверхностью 178
- Анализ конструктивных систем железобетонных покрытий и перекрытий
- Особенности пространственной работы перекрытий в различных конструктивных системах и условиях закреплений
- Сравнение результатов теоретических расчетов и компьютерного моделирования
- Планирование и подготовка эксперимента
Введение к работе
Актуальность темы. В крупных городах особо острой является проблема безопасности движения на дорогах. Проблема во многом определяется несоответствием темпов увеличения личного автотранспорта населения и модернизации дорожно-транспортной сети.
Только за последние два года, по данным ГИБДД, было зафиксировано 357 694 ДТП, из них 184 000 ДТП в 2015 г. и 173 694 ДТП в 2016 г. В них пострадало порядка 50 000 человек. Из них пешеходов было в 2015 году 7138 и 2016 году 5931. Основное количество наездов на пешеходов происходит на перекрестках, где находится пересечение транспортных и пешеходных потоков.
Для обеспечения безопасности пешеходов транспортные и пешеходные потоки целесообразно располагать в разных уровнях посредством устройства подземных и надземных переходов. Главным недостатком надземных переходов является их высота, что делает их неприемлемыми для маломобильных групп населения, а также низкая архитектурная выразительность. Недостатком подземных переходов является относительно высокая стоимость. Снижение стоимости подземных переходов и повышение безопасности движения на городских дорогах – актуальная задача.
Степень разработанности темы.
Вопросам совершенствования конструкций подземных переходов
посвящены работы Р.Ш. Абжалимова, К.Р. Кашаповой, В.П. Кожушко, А.Н. Мамина, И.А. В.Г. Клейн и др. Они рассматривают следующие пути совершенствования: взаимодействие грунтов с конструкциями пешеходных переходов, учет совместной работы перекрытий подземных переходов с конструкцией дорожной одежды, применение новых несущих конструктивных элементов и т.д. Основной целью этих исследований является снижение стоимости подземных переходов.
Вопросам распорного взаимодействия элементов посвящены работы А.А.
Гвоздева, С.П. Тимошенко, Я.Ф. Погребного, М.А. Янкелевича, В.А.
Быстрова и др. Ими были получены данные, свидетельствующие об
эффективности применения распорных конструктивных систем.
Цель работы.
Совершенствование методики расчта конструкций монолитных
сводчатых железобетонных перекрытий подземных переходов на основе выявления и учета закономерностей распорного взаимодействия элементов.
Для реализации поставленной цели решаются следующие задачи:
– разработка эффективной конструкции перекрытий малозаглубленных подземных переходов с анализом механизма и условий возникновения распорного взаимодействия конструктивных элементов в перекрытиях с нижней сводчатой поверхностью;
– определение границ эффективного использования арочного
профилированного настила в качестве несъмной опалубки в перекрытиях с нижней сводчатой поверхностью;
– разработка расчтных моделей и алгоритмов для определения распорных усилий в перекрытиях с нижней сводчатой поверхностью;
– исследование работы многопролетных перекрытий с нижней сводчатой поверхностью на участках соединения с колоннами;
– экспериментальная проверка полученных данных.
Объект исследования. Однопролетные и многопролетные монолитные перекрытия малозаглубленных подземных переходов с нижней сводчатой поверхностью.
Предмет исследования. Работа элементов перекрытий с нижней сводчатой поверхностью в стесненных условиях взаимодействия с дорожными конструкциями.
Научную новизну работы составляют:
– конструкция сборно-монолитного и монолитного перекрытий
малозаглубленных подземных переходов с нижней сводчатой поверхностью, изготовленных на несъемной опалубке из арочного профилированного настила;
– расчетный алгоритм для определения распорных усилий в перекрытиях с нижней сводчатой поверхностью при неподвижных и податливых опорах;
– данные о распорном взаимодействии отдельных пролетов перекрытий при учете случайной горизонтальной податливости опор;
– способ расчета на продавливание при расчете монолитных перекрытий многопролетных подземных переходов.
Теоретическая и практическая значимость работы.
Применение разработанного конструктивного решения перекрытия позволяет:
– производить выбор конструктивной системы подземного перехода с варьированием объемно-планировочных решений;
– снизить расход бетона и стали на 10% по сравнению с традиционными типами перекрытий;
– снизить трудовые затраты на 50% за счет упрощения опалубочных работ по сравнению с монолитными безбалочными перекрытиями.
На базе проведенных исследований разработаны рекомендации по проектированию перекрытий малозаглубленных подземных переходов с нижней сводчатой поверхностью, принятые проектными организациями г. Омска для использования в практических целях.
Методология и методы исследования.
В работе использованы основные положения теории упругости и существующие методы строительной механики, а также методы численного моделирования работы конструкций перекрытий подземных переходов, реализованных в общедоступной математической среде MS Excel и
современного лицензированного конечно-элементного вычислительного комплекса ”ПК Лира”.
Положения, выносимые на защиту:
– новое конструктивное решение монолитного и сборно-монолитного перекрытий с нижней сводчатой поверхностью;
– методика расчета распорных усилий в перекрытиях малозаглубленных подземных переходов с нижней сводчатой поверхностью;
– теоретические и экспериментальные данные исследований фрагментов перекрытий с нижней сводчатой поверхностью;
– рекомендации по проектированию перекрытий малозаглубленных подземных переходов с нижней сводчатой поверхностью.
Достоверность научных положений и результатов основывается на
использовании современных конечно-элементных методов расчета
сертифицированных программных средств. Достоверность численных расчетов подтверждается результатами экспериментальных исследований фрагментов перекрытий с нижней сводчатой поверхностью.
Апробация работ.
Основные положения диссертации доложены и обсуждены на научно-технических конференциях различного уровня:
V Всероссийская научно-практическая конференция студентов, аспирантов
и молодых ученых “Развитие дорожно-транспортного комплекса и
строительной инфраструктуры на основе рационального
природопользования” (Омск, СибАДИ, 2010 г.);
64-я научно-техническая конференция ГОУ «СибАДИ» “Креативные подходы в образовательной, научной и производственной деятельности” (Омск, СибАДИ, 2010 г.);
VI Всероссийская научно-практическая конференция студентов,
аспирантов и молодых ученых “Развитие дорожно-транспортного комплекса
и строительной инфраструктуры на основе рационального
природопользования” (Омск, СибАДИ, 2011 г.);
Всероссийская 65-я научно-техническая конференция ФГБОУ ВПО
«СибАДИ» (с международным участием) “Ориентированные
фундаментальные и прикладные исследования – основа модернизации и
инновационного развития архитектурно-строительного и дорожно-
транспортного комплексов России” (Омск, СибАДИ, 2011 г.);
VII Всероссийская научно-практическая конференция ФГБОУ ВПО
“СибАДИ” (с международным участием). “Развитие дорожно-транспортного
комплекса и строительной инфраструктуры на основе рационального
природопользования” (Омск, СибАДИ, 2012 г.);
Международная научно-методическая конференция, посвященная 100-летию со дня рождения В.Н. Байкова (4–5 апреля 2012 г., Москва).
Публикации и изобретения. По материалам диссертации опубликовано 14 работ, в том числе шесть научных статей в рецензируемых изданиях,
рекомендованных ВАК РФ. Новизна технического решения подтверждена патентом РФ на полезную модель.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав, общих выводов, библиографического списка. Работа изложена на 181 страницах, содержит 104 рисунка и 39 таблиц. Библиографический список включает 151 наименование. Содержит приложение.
Анализ конструктивных систем железобетонных покрытий и перекрытий
Перекрытия являются одними из основных частей конструктивных систем подземных и надземных зданий и сооружений. Существуют различные типы перекрытий [10]. Их можно разделить на балочные и безбалочные перекрытия по конструктивной схеме, а так же монолитные, сборно-монолитные и сборные по технологии процесса монтажа. Разберем основные типы перекрытий.
Балочные сборные перекрытия
Балочные сборные перекрытия — одни из самых распространенных типов перекрытий. В настоящее время они применяются в строительстве подземных и надземных зданий и сооружений. Их обширному применению способствуют высокая индустриальность, экономичность, жесткость, огнестойкость и долговечность.
В балочное сборное перекрытие входят балки, называемые ригелями или главными балками, и опираемые на них плиты. Ригели опираются на опорные конструкции (колонны, стены); по направлению они могут быть продольным (вдоль здания) или поперечным [137].
В поперечном направлении перекрытие может иметь два-три пролета для гражданских зданий и пять - шесть пролетов для промышленных.
Компоновка конструктивной схемы перекрытия заключается в выборе направления и шага ригелей, длины пролета, типа плит перекрытий и их размера.
Основным принципом проектирования плит сборных перекрытий является удаление максимального количества объема бетона из растянутой зоны с сохранением вертикальных ребер, обеспечивающих защиту арматуры от коррозии, ее связь со сжатой зоной бетона, прочность элемента по наклонному сечению.
По форме поперечного сечения плиты бывают пустотные с круглыми или овальными пустотами, а так же ребристые [105, 132]. В районах с высокой сейсмичностью применяют плиты перекрытий сплошного сечения [104].
Основным недостатком сборных балочных перекрытий является ограниченность типоразмеров, большое количество стыков, понижающих надежность и неровные поверхности потолка, особенно при использовании ребристых плит.
Балочные сборно-монолитные перекрытия
Сборно-монолитные перекрытия в отличие от сборных имеют монолитные участки, которые бетонируют на строительной площадке. При помощи этих участков конструкция перекрытия связывается в единую систему, которая работает совместно.
Сборные элементы в таких конструкциях играют роль несъемной опалубки на стадии монтажа. Также в них располагают рабочее армирование из напрягаемой и ненапрягаемой арматуры. Для монолитных участков может быть принят бетон более низкого класса, чем для сборных [142].
Работа сборно-монолитной конструкции характеризуется тем, что деформации монолитного бетона следуют за деформациями бетона сборных элементов, и трещины в монолитном бетоне не могут развиваться до тех пор, пока они не появятся в предварительно напряженном бетоне сборных элементов. [10]
Недостатком сборно-монолитных перекрытий является применение на строительной площадке двух различных по технологии видов работ с применением различных механизмов: монтажные краны при монтаже сборных элементов и бетононасосы при бетонировании монолитных участков. Поэтому возведение сборно-монолитных перекрытий требует соответствующего экономического обоснования [146].
В России и за рубежом существует большое количество различных конструктивных решений сборно-монолитных перекрытий, таких как: Сарет Франция, Сочи ЦНИИЭП с участием НИИЖБ, Радиус ЦНИИП реконструкции городов (бывший ЦНИИЭП ТБЗ и ТК) [101, 102] и другие.
Балочные монолитные перекрытия
Балочное монолитное перекрытие состоит из главных, второстепенных балок, монолитно связанных между собой и плитой, работающей в коротком направлении по балочной схеме. Все части балочных монолитных перекрытий изготавливают из тяжелого бетона класса не ниже чем B20.
Основная идея монолитного балочного перекрытия заключается в том, что из растянутых зон удалено максимально возможное количество бетона, с целью экономии материалов, а так же снижения веса конструкции [10, 145].
Из-за отсутствия стыковых соединений конструкция становится более жесткой. К недостаткам таких перекрытий можно отнести повышенные трудозатраты на установку опалубки, сложность в проведении коммуникаций под потолком из-за выступающих ребер, необходимость устройства подвесного потолка.
Безбалочные монолитные перекрытия
Безбалочные перекрытия – это перекрытия, представленные только сплошной плитой, опираемой непосредственно на колонны. Стены зданий с безбалочными перекрытиями обычно самонесущие, закрепленные за перекрытия гибкими связями.
Такие перекрытия являются предельно простой конструкцией, состоящей из железобетонных плит одинаковой толщины и колонн постоянного сечения. Это упрощает опалубочные работы, а также арматурные работы и бетонирование. В связи с тем, что перекрытия имеют постоянное сечение, их легко сопрягать со стенами и перегородками между колоннами. Безбалочные монолитные перекрытия имеют наименьшую конструктивную высоту, ровный и гладкий потолок, дают возможность свободно расположить внутреннее оборудование [132].
Недостатком такого перекрытия является уменьшенная площадь перекрытия, которая воспринимает реакцию колонн, поэтому появляется необходимо вводить дополнительную поперечную арматуру для восприятия перерезывающих сил, увеличивать размеры колонн или толщину перекрытий. Еще одним недостатком является повышенный расход бетона, поскольку он не удален из растянутой зоны. Проблематичной является надежность таких перекрытий в зоне сопряжения с колонной. Расчет подобных конструкций подробно описан в [111, 136] .
Безбалочные сборные перекрытия
Безбалочные сборные перекрытия представляют собой систему сборных панелей, опертых непосредственно на капители колонн [10] Эти перекрытия состоят из: пролетных панелей, надколонных панелей и капителей.
Преимуществом безбалочных перекрытий по сравнению с балочными является лучшее использование объема помещений из-за отсутствия выступающих ребер, а так же облегчение проводки коммуникаций. Благодаря меньшей конструктивной высоте безбалочного перекрытия, уменьшается общая высота многоэтажного здания, сокращается расход материалов на ограждающие конструкции, поэтому безбалочные перекрытия экономичнее балочных.
Монолитные железобетонные перекрытия со стальным профилированным настилом
Монолитные железобетонные перекрытия со стальным профилированным настилом являются разновидностью сталебетонных конструкций армированных листовой сталью [55]. Изучению работы сталебетонных конструкций посвящено большое количество работ, как в России, так и за рубежом [134, 138, 144].
Монолитные железобетонные перекрытия со стальным профилированным настилом применяют с середины 70-х годов прошлого века.
Особенности пространственной работы перекрытий в различных конструктивных системах и условиях закреплений
Монолитные и сборно-монолитные перекрытия с нижней сводчатой поверхностью в малозаглубленных подземных переходах могут применяться при различных конструктивных схемах подземных переходов.
По характеру конструктивных схем различают следующие основные типы: с несущими наружными и внутренними стенами (бескаркасные), с полным и неполным каркасом.
Имеются особенности пространственной работы перекрытий в каждой из этих конструктивных систем, обусловленные различием распорного взаимодействия условных арочных элементов (фрагментов) с опорными конструкциями.
В бескаркасной конструктивной системе перехода с продольными несущими стенами перекрытия опираются на поперечные ригели пролетом B (Рисунке 2.7).
При равномерно распределенной нагрузке q взаимодействие арочных элементов в основном зависит от горизонтальной податливости ригелей и поперечных стен в результате действия распорных усилий.
Вследствие большой жесткости продольных стен в своей плоскости, арочные фрагменты на участках примыкания к ним практически работают по схеме с неподвижными опорами с максимальными распорными усилиями. Распорные усилия будут уменьшаться по мере удаления от опор ригелей (стен) и деформации перекрытия возрастают.
В бескаркасной конструктивной системе перехода с поперечными несущими стенами (Рисунке 2.8) арочные фрагменты ориентированы вдоль здания. В отличие от схемы 2.7 перекрытия опираются непосредственно на стены. При равномерном загружении все арочные фрагменты работают в одинаковых условиях. Распорное взаимодействие их со стенами определяется горизонтальной податливостью стен и продольных связей, устанавливаемых с определенным шагом, в основном в крайних пролетах.
В них, как и в бескаркасных системах с продольными несущими стенами, прогибы арочных фрагментов различны. Деформации межколонных фрагментов определяются их распорным взаимодействием с колоннами, а по мере удаления от колонн увеличивается влияние горизонтальной податливости ригелей.
На практике часто применяют конструктивные системы переходов с неполным каркасом, в которых стойки (колонны) расположены только внутри перехода с несущими наружными стенами (Рисунок 2.10).
В них, как и бескаркасных системах с продольными несущими стенами, деформации арочных фрагментов различаются.
Деформации арочных фрагментов, расположенных у несущих стен, будут минимальными, вследствие высокой жесткости стен в их плоскости. Деформации межколонных фрагментов определяются их распорным взаимодействием с колоннами. По мере удаления от колонн на деформации арочных фрагментов все большее влияние будет оказывать горизонтальная податливость ригелей. Вследствие большой разницы жесткостей колонн и продольных стен, прогибы арочных фрагментов, расположенных у колонн, будут больше прогибов фрагментов, расположенных у стен.
Для анализа пространственных систем перекрытий малозаглубленных подземных переходов с нижней сводчатой поверхностью выполнено численное моделирование в программном комплексе Лира ПК.
Для исследования приняты перекрытия, имеющие четыре пролета в продольном и три пролета в поперечном направлении, с размерами ячеек в плане BxL = 4х4м. При решении пространственных задач использовались объемные конечные элементы различных размеров. К перекрытиям прикладывалась условная равномерно распределенная нагрузка q. Геометрические характеристики перекрытия с нижней сводчатой поверхностью приведены на рисунке 2.11
При решении задачи приняты следующие предпосылки и схемы опирания (для анализа взяты арочные фрагменты, опирающиеся на ригели средних пролетов, направленных по оси Y, на рисунке 2.11 эти фрагменты выделены):
- опирание перекрытий подземных переходов на колонны в каркасной конструктивной системе и системе с неполным каркасом - скользящая заделка;
- опирание ригелей на продольные несущие стены бескаркасной конструктивной системы подземного перехода - неподвижный шарнир;
- опирание перекрытия на поперечные несущие стены бескаркасной конструктивной системы подземного перехода - подвижный шарнир;
- вследствие симметрии системы перекрытия и загружения соединение соседних пролетов по оси Y – жесткая заделка.
Таким образом, расчетные схемы межколонных арочных фрагментов шириной b, можно представить в виде (Рисунок 2.12).
Сравнение результатов теоретических расчетов и компьютерного моделирования
Сравнение сил распора H в пологой арке из профилированного настила от веса свежеуложенного бетона полученных по формуле (3.41), c результатами численного метода (п. 3.1.2) приведены в таблице 3.2.Из табл. 3.2 следует: распорные усилия в пологой арке из профилированного настила увеличиваются при увеличении пролета l и общей высоты свежеуложенного бетона h, и уменьшаются при увеличении стрелы подъема арки f. При постоянной жесткости элемента численный и аналитический методы дают практически равные результаты.
Сравнение сил распора H в арочных фрагментах перекрытий, полученных численным методом, методом конечных разностей, по формулам (3.62), (3.64), (3.66), c результатами компьютерного моделирования приведены в таблицах 3.3 – 3.5.
Эпюры моментов во фрагменте перекрытия арочной формы пролетом l=3000 мм, вылетом стрелы f =120 мм, высотой h=160 мм, от равномерно распределенной нагрузки при неподвижных опорах приведены на рисунке 3.11.Эпюры моментов во фрагменте перекрытия арочной формы пролетом l=3000 мм, вылетом стрелы f =120 мм, высотой h=160 мм, от эквивалентной сосредоточенной нагрузки в середине пролета при неподвижных опорах приведены на рисунке 3.12.Эпюры моментов во фрагменте перекрытия арочной формы пролетом l=3000 мм, вылетом стрелы f =120 мм, высотой h=160 мм, от собственного веса при неподвижных опорах приведены на рисунке 3.13.
Из табличных данных следует: распорные усилия в железобетонных фрагментах перекрытий арочной формы увеличиваются при увеличении пролета l, и уменьшаются при увеличении стрелы подъема арки f и общей высоты h.
Значения распоров полученных численным методом, методом конечных разностей, аналитическим методом по формулам 3.62, 3.64 и методом конечных элементов реализованным в программном комплексе Лира ПК сопоставимы. Значение распора полученного методом конечных разностей от сосредоточенной нагрузки в середине пролета в среднем завышено на 25% по отношению к распорам, полученным другими методами. Значение распора полученного аналитическим методом по формуле (3.66) в среднем завышено на 20% по отношению к распорам, полученным другими методами.
Также следует отметить, что в середине пролетов значения моментов близки нулю. Это дает основание для применения расчетных схем с шарниром в середине пролета.
Планирование и подготовка эксперимента
Исследования сборно-монолитных и монолитных перекрытий малозаглубленных подземных переходов сопряжено со значительными трудностями поскольку площадь одной ячейки составляет 12 – 20 м2. Испытание больших панелей требует сооружения громоздкой установки, большого количества приборов, материалов и занимает много времени, поскольку необходимы неоднократные повторения эксперимента [147]. Поэтому было решено проводить исследования на арочных фрагментах шириной B = 200-300 мм. Пролет арок принят из условия размещения в лаборатории l = 3500 мм.
Для проведения экспериментальных исследований предусмотрены испытательные схемы, для каждой из которых было изготовлено несколько образцов. Испытательные схемы соответствуют поставленным задачам эксперимента.
1 – Проверка прочности и устойчивости профилированного настила на монтажную нагрузку и веса свежеуложенного бетона согласно схеме бетонирования (Рисунок 4.1).
Профнастил в виде пологой арки шарнирно оперт, имеет затяжку в уровне опор для восприятия сил распора. Испытательная нагрузка q на арку распределенная, увеличивающаяся к опорам, соответствует загружению от веса свежеуложенного бетона.Образец шарнирно оперт, имеет затяжку в уровне опор для восприятия распора, возникающего в арке.
3 – Проверка прочности и жесткости перекрытия по схеме с закреплением поверху (Рисунок 4.3).
Образец шарнирно оперт. Для моделирования неразрезности схемы из бетона предусмотрены выпуски арматуры, которые жестко закреплены к специальной раме.
4 – Испытание по комбинированной схеме (Рисунок 4.4).
Образец шарнирно оперт. Для моделирования неразрезности предусмотрены арматурные выпуски из бетона, которые жестко крепятся по концам. Для восприятия распора, возникающего в арке, в уровне опор установлена затяжка. Выпуски арматуры жестко закреплены.
Изготовлено три группы опытных образцов масштаба 1:1 (Рисунки 4.5 - 4.7):
1 группа: образцы из стального профилированного настила арочной формы, изготовленные непрерывным профилированием исходной полосовой заготовки до требуемой формы и размеров с помощью ряда вращающихся пар валков на профилегибочном стане.
Для арок принято отношение f = l/25. При сохранении этого отношения высота опытной арки f = 3500/25 = 140 мм (Рисунок 4.5). Для опытных образцов использован профнастил марки НС21-1000-1 [122].
2 группа: фрагменты перекрытия из монолитного бетона класса В20 [110] без армирования. Нижняя сводчатая поверхность образована из арочного профнастила. Опытное изделие 2 группы изображено на рисунок 4.6.3 группа: фрагменты из монолитного бетона класса В20 [110] с продольным армированием из стержневой арматуры 210 А400 Asфакт = 157 мм2 [31]. Нижняя сводчатая поверхность выполнена из арочного профилированного настила. Опытное изделие третьей группы изображено на рисунок 4.7.Геометрические характеристики арок для образцов подбирались таким образом, чтобы отношение f/l было как в полноразмерных перекрытиях с нижней сводчатой поверхностью.
На рисунках 4.8 – 4.9 приведены экспериментальные фрагменты перекрытий с армированием из стержневой арматуры и без армирования Для контроля прочности бетона изготовлены в стандартных формах кубы с размерами сторон 100мм. Твердение бетона плит и кубов происходило в одинаковых условиях. Также прочность бетона контролировалась ультразвуковым измерительным прибором Пульсар .