Введение к работе
- З -
Актуальность исследований. Одним.из перспективных направлений в строительстве является монолитное домостроение. В монолитных многоэтажных зданиях расход арматурной стали снижается на 10-20 по сравнению с полносборными зданиями одинаковой этажности, выполненных по каркасной или панельной схеме. Это объясняется рядом преимуществ монолитных зданий перед сборными: более высокой г:ест-костью несущей системы; защемление!.! монолитных плит перекрытий по всему контуру или его части; отсутствием сварных стыковых соединений, исключением армирования на монтажные и транспортные нагрузки.
В ШСИ им.В.В. Куйбышева проф. П.Ф. Дроздовым было предложено новое конструктивное рекение монолитных многоэтажных зданий (Л.С. 1408034 СССР МНИ 4 Е 04 В I/I6). Основной идеей предложенной конструктивной схемы является учет распорных усилий и некоторых особенностей работы конструкций монолитных зданий в условиях стеснения деформаций. Внутренние распоры в несущей системе воспринимаются предварительно напряженными брусками, укладнваеш-мп "в процессе бетонирования стен по их периметру в уропнэ низа перекрытия каждого этажа и песущими стенами. Для усиления аффекта распора в плоскости перекрытий последние выполняются из напря-рягающего бетона. При твердении напрягающего бетона вся плита интенсивно сжимается в своей плоскости,,з расположенные по периметру бруски вместе со стенами воспринимают растяжение - распор. Накладывающиеся затем изгибине напряжения от расчетной нагрузки малы по сравнении о отим сжатием для того, чтобы вызвать растяже-жение в нижней зоне плита.
Предварительно напряженные бруски служат также связями-стяжками между стенеш. Это позволяет исключить традиционное армирование монолитных степ для зданий высотой IG этажей и ниже при классе бетона степ В5-В7.5 для обычных условий строительства.
Таким образом, все армирование монолитного многоэтажного дома сводится к предварительно папрягвпным брускам, уложенным по периметру стен в уровне низа перекрытия кавдого этажа, арматурным
- і -
каркасам в перемычках.
Цель» диссертационной работы является совершенствование конструктивного решения,' выявление и реализация резервов несущей способности, жесткости и трещиностойкости самонапряжешшх плит перекрытий и смежных с ними влементов на основе уточнения расчетных схем и методов с учетом особенностей работы конструкций в системе здания при длительном действии нагрузки.
Поставленная цель достигается последовательным решением частных задач:
окспериментальным исследованием напряженно - деформированного состояния перекрытия в системе здания при кратковременном и длительном действиях нагрузки; исследованием особенностей разрушения фрагмента монолитного многоэтажного здаїшя;
уточнением физической модели расчета саыонапряженных плоскостных нелинейно деформируемых плит перекрытий на длительную нагрузку с учетом действительной работы в стесненных условиях деформирования;
развитием численного метода расчета прочности и перемещений железобетонных плоскостных систем на основе метода сосредоточенных деформаций и их приложением к решению задач расчета саыо-нацрякенных плит перекрытий на длительную нагрузку;
разработкой алгоритма и программы для ПЭВМ по расчету железобетонных плоскостных (в том числе и самонапряксшшх) систем на длительную статическую нагрузку;
проведением по разработанной программе расчетов плитных систем на кратковременную и длительную нагрузку и сопоставление полученных результатов с вкснериментальныш данными;
разработкой практических рекомендаций по проектированию влементов монолитных ыногоотажных зданий новой .конструктивной системы.
Научную новизну работы составляют:
- експериыенталыше данные о прочности, трещиностойкости и деформативности самонапряженной плиты перекрытия, защемленной по контуру при загрукении кратковременной и длительной нагрузкой;
результаты експериментального исследования натурного фрагмента (монолитного многоэтажного здания новой конструктивной системы), отражающего реальные условия работы конструкций в системе здания;
развитие метода сосредоточенных деформаций, применительно к расчету плоскостных железобетонных систем на длительную статическую нагрузку, с учетом полных диаграмм (исходных и трансформи-мированных во времени) бетона и арматуры и деформирования расчетной схемы;
разработанный алгоритм и программы "SLAB" и "SLABJTIME" для расчета на ПЭВМ железобетонных плоскостных систем на кратковременную и длительную статические нагрузки с учетом различных граничных условий на опорном контуре;
результаты расчетов самонапряженной бетонной плиты на кратковременную и длительную нагрузку.
Достоверность результатов обеспечивается: сопоставлением результатов расчетов, полученных по предложенному методу, с експериментальними данными; статистической обработкой результатов эксперимента и установлением их достоверности на базе заданной обеспеченности.
На зашиту выносятся; .
методика экспериментальных исследований",
данные о напряженно-деформированном состоянии семонапря-женной плиты перекрытия, защемленной по контуру в сиотеме здания и загруженной кратковременной и длительной равномерно распределенной нагрузкой;
численный метод ресчета железобетонных плоских систем на кратковременное и длительное действие нагрузки о различными граничными условиями на опорной контуре;
алгоритм и программы "SLAB" и "SLABJFIHE" для расчета железобетонных плоскостных нелинейно деформируемых систем на кратковременное в длительное действие статической нагрузки;
результаты расчетов на кратковременную и длительную нагрузки;
- предложения по конструированию элементов многоэтажных монолитных зданий новой конструктивной системы.
Практическое значение работы.
Впервые експериментально подтверждена возможность практического применения и высокой вффективности нового конструктивного . решения монолитных многоэтажных хилых зданий в условиях длительной эксплуатации.
Создан программный комплекс SLAB-SL4B_TIME позволяющий полу- . лучать достоверную исчерпывающую информацию о поведении железобетонных плитных систем с учетом реальных свойств бетона и арматуры, различных граничных условий на опорном контуре.
SLAB - предназначен для определения несущей способности» перемещения и трещиностойкости железобетонных плит при кратковременном действии нагрузки, учитывая особенности их работы в стесненных условиях деформирования.
SMBJTIME дает возможность определять на основе метода сосредоточенных деформаций напряженно-деформированное состояние железобетонных перекрытий с учетом длительности действия нагрузки.
Внедрение результатов.
Результаты настоящих исследований нашли применение при подготовке материалов СНиП 2.03.01-95, а также шгут быть использованы в практике проектирования- (ЦНИИЭП жилища, Киев ЗНИИЭП и др.) и експериментального строительства (АО "Монолит" и др.).
Аппробаиия работы
Основные результаты работы доложены и получили одобрение на всесоюзном координационном совещании "Экономичное армирование железобетонных конструкций", организованном Кыргызским республикан-канскиы правлением НТО стройиндустрии (Фрунзе, 1990), на научном семинаре кафедры железобетонных конструкций МГСУ.
Публикации
Основное содержание работы опубликовано в двух работах.
Структура g объем диссертации.
Диссертационная работа состоит, из введения, пяти глав, основных выводов, списка использованной литературы и приложений.
Общий объем работы 230 страниц (без приложений), в том числе 109 страниц машинописного текста, 87 рисунка, 29 таблиц, списка использованной литературы из 177 наименований (17 стр.).