Введение к работе
Актуальность работы и степень исследован-ности тематики диссертации. Снижение материалоемкости железобетонных конструкций перекрытий, увеличение пролетов, возможность варьирования их длинами в соответствии с требованиями заказчиков представляет весьма важную и актуальную задачу, от успешного решения которой существенно зависит индивидуальность, гибкость, экономичность, архитектурная выразительность зданий, конкурентоспособность строительных организаций.
Эффективное решение указанной задачи невозможно без применения предварительного напряжения. Повышая грещиностонкость и жесткость конструкций, оно позволяет не только увеличить размеры перекрываемых пролетов, но и снизить материалоемкость за счет появляющейся возможности использования сталей и бетонов высокой прочности. Однако традиционные способы обжатия, прежде всего наиболее часто применяемое электротермическое натяжение на упоры, требуют существенных затрат электроэнергии, металлоемких силовых опалубочных форм, транспорта и монтажных кранов достаточно большой грузоподъемности. Отмеченное предопределяет необходимость проведения экспериментально-теоретических исследований, направленных на создание неэнергоемких предварительно напряженных конструкций небольшой массы, которые бы в сочетании с начинающими широко применяться мслкоштучны-мн элементами позволяли формировать плоские сборно - монолитные перекрытия увеличенных пролетов с возможностью изготовления сборных предварительно обжатых изгибаемых элементов различной длины в одних и тех же несиловых опалубочных формах. До настоящего времени данная проблема остается исследованной крайне недостаточно, практически отсутствуют эффективные конструктивные решения, соответствующие современным технико-экономическим требованиям.
Целью настоящей работы является создание и внедрение локально предварительно напряженных изгибаемых элементов шпренгельного типа для сборно - монолитных плоских перекрытий и покрытий увеличенных пролетов, разработка методики их расчета с учетом
физической нелинейности и деформированной схемы.
Поставленная цель обуславливает следующие основные задачи исследования:
-
Разработка сборно - монолитных, локально предварительно напряженных изгибаемых элементов шпренгельного типа.
-
Построение и экспериментальная проверка процедуры локального обжатия элементов шпренгельного типа и методики определения параметров одно - и двухэтапного натяжения арматуры.
-
Оценка потерь напряжений при локальном предварительном обжатии.
-
Разработка методики расчета трещиностоикости, жесткости и несущей способности локально обжатых элементов шпренгельного типа с учетом физической нелинейности и деформированной схемы.
-
Экспериментальное исследование работы элементов шпренгельного типа на различных стадиях нагружения.
-
Сопоставление экспериментально полученных данных с результатами расчета по разработанной методике.
-
Внедрение результатов работы.
Объектом исследований являются локально предварительно напряженные изгибаемые элементы шпренгельного типа, закономерности их деформирования и разрушения.
Методика исследований. На основе способа локального предварительного напряжения поперечной нагрузкой и предложенной его двухэтапной модификации создание и экспериментально- теоретическое исследование локально предварительно обжатых изгибаемых элементов шпренгельного типа; построение на основе положений нелинейной теории железобетона и экспериментальная проверка методики расчета их трещиностоикости, жесткости и прочности; внедрение результатов работы.
Лично полученные диссертантом результаты,которые выносятся на защиту:
- разработанные решения сборно - монолитных локально предварительно напряженных изгибаемых элементов шпренгельного типа;
двухэтапная модификация способа локального обжатия, методика определения параметров натяжения арматуры и результаты ее экспериментальной проверки:
экспериментально полученные данные об эффективности локального обжагия, его влиянии на работу изгибаемых элементов шпренгельного типа:
методика расчета трещиностойкости, жесткости и прочности разработанных конструкций;
подтверждение приемлемости разработанной методики расчета сопоставлением с экспериментально полученными данными.
Дос товерность ре зультатов подтверждается проведенными с применением современной измерительной техники и методов статистической обработки данных экспериментальными исследованиями локально предварительно напряженных элементов шпренгельного типа, з также арматурных фрагментов при одно - и двухэтапном натяжении; использованием методов классической строительной механики и нелинейной теории железобетона.
Научная новизна работы состоит в следующем:
предложен подход к формированию сборно-монолитных изгибаемых железобетонных элементов шпренгельного типа с локальным предварительным обжатием, нарастающим в процессе последующего напруження;
разработаны принципы даухэтапного локального предварительного напряжения и методика определения параметров натяжения арматуры;
разработана методика расчета предложенных элементов с учетом физической нелинейности, деформированной схемы и стадии их формирования;
экспериментально выявлены закономерности деформирования и исчерпания несущей способности предложенных конструкций шпренгельного типа.
Практическая значимость работы состоит в том, что предложенные принципы конструирования и локального предваритель-
- б -
ного напряжения, разработанные методики расчета и программы для ПЭВМ обеспечивают возможность рационального проектирования и применения эффективных сборно - монолитных перекрытий, в первую очередь с использованием мелкоштучных элементов, что позволяет существенно уменьшить затраты электроэнергии, материалов, транспортных средств, кранового оборудования и открывает перспективы увеличения пролетов, индивидуализации, разнообразия объемно - планировочных решений зданий и соответственно повышения эффективности работы и конкурентоспособности строительных организаций.
Уровень реализации, внедрение результатов работы. Результаты работы внедрены в АО "Харьковский ДСК-1", где в цехе №3 создан участок и освоен выпуск локально предварительно напряженных и мелкоштучных элементов сборно-монолитных перекрытий увеличенных пролетов.
Апробация работы. Основные результаты исследований были представлены на Международной научно-практической конференции "Совершенствование строительных материалов, технологий и методов расчета конструкций в новых экономических условиях" (Сумы, 1994), научных конференциях ХГТУСА 1994-199бгг.
Публика ции. Основные положения диссертации опубликованы в 9 печатных работах.