Введение к работе
Актуальность темы. В практике строительства широкое распространение при возведении зданий и сооружений различного назначения получили тонкостенные пространственные конструкции. Использование этих конструкций в покрытиях зданий, благодаря эффекту их пространственной работы, позволяет получить значительную экономию материальных ресурсов. Одной из разновидностей таких пространственных конструкций являются железобетонные панели-оболочки на пролет различных типов.
' В связи с изменениями, произошедшими за последние годы в строительной отрасли, и разукрупнением строительных организаций возможности базы стройиндустрии по освоению выпуска крупногабаритных конструкций существенно снизились. Поэтому как в новом строительстве, так и при реконструкции зданий и сооружений, переходят к применению таких конструктивных схем, в которых панель-оболочка собирается на строительном объекте из отдельных относительно небольших элементов. Созданная таким образом пространственная система приобретает свойства составной конструкции.
Теоретические разработки по расчету и проектированию составных железобетонных пространственных конструкций представлены крайне ограниченным количеством работ, нормативная база практически отсутствует. Экспериментальных исследований, в которых изучалась бы составная оболочка в целом, а не отдельные её элементы, проведено крайне мало.
Таким образом, принимая во внимание уровень изученности пространственных покрытий из конструкций рассматриваемого класса, а также возрастающую их значимость в практике строительства в связи со все большим распространением индивидуального проектирования зданий и сооружений, проведение исследований по теме, сформулированной в названии работы, является актуальным.
Цель работы: разработка усовершенствованных типов составных покрытий из железобетонных панелей-оболочек на пролет, методики их расчета и рекомендаций по проектированию на основе экспериментально-теоретических исследований деформирования и трещиностойкости конструкций этого класса.
Автор защищает:
новые экспериментальные данные о параметрах жёсткости и трещиностойкости составных конструкций панелей-оболочек и фрагментов покрытий из них, полученные на натурных и лабораторных образцах конструкций;
вариант расчетных уравнений вариационного метода в форме метода перемещений, построенньк для анализа деформирования и трещиностойкости железобетонных пространственных конструкций рассматриваемого класса;
алгоритм и программные средства, реализующие предлагаемый расчетный аппарат;
результаты численных исследований напряжённо-деформированного состояния составных покрытий из панелей-оболочек на пролет типа КСО и оболочек-вставок и рекомендации по их проектированию.
Научную новизну работы составляют:
новые опытные данные об особенностях деформирования и трещиностойкости, полученные при исследовании крупномасштабных моделей и натурных конструкций железобетонных панелей-оболочек, оболочек-вставок и составных покрытий из них;
методика деформационного расчета, базирующаяся на развитии вариаци-. онного метода перемещений В.З. Власова применительно к тонкостенным составным пространственным конструкциям в форме панелей-оболочек и оболочек-вставок;
алгоритм и программа численных исследований составных конструкций рассматриваемого класса по предельным состояниям второй группы;
новые закономерности о деформировании и трещиностойкости составных покрытий из панелей-оболочек и оболочек-вставок, полученные экспериментально-теоретическим путем.
Достоверность положений и выводов, изложенных в диссертации, обеспечивается использованием общепринятых допущений строительной механики оболочек и современной механики железобетона, подтвержденных результатами экспериментальных и численных исследований конструкций рассматриваемого класса.
Практическое значение и реализация результатов работы. Предложенная методика расчета и полученные новые экспериментальные данные о де-формативности и трещиностойкости составных покрытий из железобетонных панелей-оболочек и оболочек-вставок позволяют более обоснованно произво-
дить их расчет при эксплуатационных нагрузках и, как следствие, выявлять резервы материалоемкости при проектировании таких конструкций. Материалы исследований автора включены в изданное с грифом Минобразования РФ учебное пособие "Расчет составных тонкостенных конструкций", использованы институтами "Белгородгражданпроект", "Центрогипроруда" и БелГТАСМ при проектировании объектов с применением панелей-оболочек, а также внедрены в учебный процесс Белгородской государственной технологической академии строительных материалов при изучении общего курса "Железобетонные и каменные конструкции", спецкурса "Пространственные конструкции покрытий".
Апробация работы и публикации. Результаты исследований и основные материалы диссертационной работы докладывались и обсуждались на Международной конференции "Промышленность стройматериалов и стройиндустрия, энерго- и ресурсосбережение в условиях рыночных отношений" (г. Белгород, 1997 г.), на 1-й Международной научно-практической конференции-школе-семинаре молодых ученых и аспирантов "Передовые технологии в промышленности и строительстве на пороге XXI века" (г. Белгород, 1998 г.), на 2-й Международной научно-практической конференции-школе-семинаре молодых ученых, аспирантов и докторантов "Сооружения, конструкции, технологии и строительные материалы XXI века" (г. Белгород, 1999 г.).
В полном объеме работа доложена и одобрена на расширенном заседании кафедры строительных конструкций Белгородской государственной технологической академии строительных материалов (г. Белгород, сентябрь 2000 г.).
По теме диссертации опубликовано семь научных работ и получено авторское свидетельство на изобретение.
Объём и структура работы. Диссертация состоит из введения, четырёх глав, заключения с основными выводами, списка литературы и приложений. Она изложена на 172 страницах, включающих 121 страницу основного текста, 36 рисунков, 7 таблиц, список литературы из 159 наименований и 4 приложения на 15 страницах.