Введение к работе
Актуальность. Реализация задач по решению жилищной проблемы в России возмохна за счёт ускоренного развития индустриальных видов домостроения, в том числе монолитного, повышения его технического уровня и качества.
В настоящее время монолитный бетон применяется в сейсмически активных районах страны для возведения граяданских зданий различной этажности. При этом широко используются легкие бетоны, для изготовления которых слукат природные и искусственные пористые заполнители.
Несмотря на существующее ранее мнение о нежелательности применения в условиях сейсмических воздействий конструкций из легкого бетона из-за его повышенной хрупкости и деформативности, исследования последних 15 лет подтвердили возможность и выгодность строительства зданий с применением легкого бетона, так как при этом без снижения прочности можно уменьшить вес здания, действующие нагрузки и получить в ряде случаев значительный экономический эффект.
Для разработки наиболее оптимальных решений монолитных зданий с применением легкого бетона необходимо изучить особенности деформирования основных несущих конструкций, и прежде всего стен, при наиболее опасных воздействиях, к числу которых принято относить действие поперечных сил, приводящих к образованию наклонных трещин, снижению пластичности деформирования и рассеяния энергии. Однако специфика работы легкобетонных монолитных стен в условиях совместного действия продольных и поперечных сил изучена явно недостаточно. Проведенные в последние годы исследования влияния армирования, геометрии сечения, величины вертикального обжатия, характеристик технологических швов на несущую способность стеновых конструкций относились в основном к стенам из тяжелого бетона. Механический перенос этих результатов при проектировании легкобетонных стен может
h-
привести как к излишнему расходу мьтериалов, так я к переоценке их несущей способности.
В этой плане работа является продолжением исследований неар-миро ванных и армированных стен из тяжелого бетона, выполненных в ЦНИИЗП жилища в 1983-88 гг.
Цель работы - совершенствование методов расчёта и конструирования керамзитобетонних монолитных стен при совместной действии вертикальных и горизонтальных сил на основе выявления особенностей их прочностных и деформативных свойств.
Границы исследований. В исследованиях приняты как наиболее распространенные кераызитобетошше стены монолитных зданий прямоугольного сечения класса до В 15, ортогонально армированные, для обычных и сейсмических условий строительства.
На защиту выносятся следующие основные научные результаты:
- зависимость предельной сдвиговой нагрузки керамзитобетонних монолитных стен от уровня обжатия нормальной силой, имеющая восходящую и нисходящую ветви, границей которых служит уровень обжатия, составляющий 70-75% от предельного при внецентренном сжатии; определение рационального количества полевого армирования, повышающего предельную сдвиговую нагрузку до пределов, определяемых срезом опорного сечения или разрушением по сжатой наклонной полосе; снижение предельной сдвиговой нагрузки керамзитобетонних стен на 15% при знакопеременном циклическом нагружении; данные экспериментальных и расчётно-теоретических исследований несущей способности, закономерностей напряженно-деформированного состояния, характера трещинообразования, пластичности деформирования и форм разрушения керамзитобетонних неариированных стен, а также стен, имеющих контурное армирование от _/ts = 0% до _/Ц = 0,18% и полевое армирование от J^%*, = 0% до jtivi,= 0,5;о, при монотонном и знакопеременном циклическом нагружении класса по прочности на сжатие
бетона В 7,5 * В 15;
инженерный метод расчёта керамзитобегонных монолитных стен бескзркасных зданий на совместное действие внецентренного сжатия к сдвига, основанный на формулах, обобщающих проведенные ранее экспериментально-теоретические исследования стен из тяжелого бетона и учитывающих пониженные поправочные коэффициенты к предельной сдвиговой нагрузке керамзитобегонных стен, различные формы их разрушения, распределение касательных напряжений в неупругой стадии, влияние горизонтальных нормальных напряжений, усилия в полевой арматуре различного направления в зависимости от геометрических соотношений стены;
рекомендации по рациональному армированию керамзитобегонных монолитных стен, включающие ограничение полевого армирования и исключение разрушения по наиболее опасным формам.
Достоверность полученных результатов обосновывается экспериментальными исследованиями работы крупных моделей стен и данными расчётно-теоретического анализа на ЭВМ.
Научная новизна результатов работы заключается в том, что выявлены зависимости предельной сдвиговой нагрузки керамзитобетонних монолитных стен от уровня обжатия нормальной силой и интенсив-ности"вертикального и горизонтального полевого армирования; исследовано влияние знакопеременного циклического нагружения на предельную сдвиговую нагрузку керамзитобегонных стен; установлена пониженная прочность неаргшрованных керамзитобетонних стен при действии сдвиговых нагрузок по сравнению со стенами из тяжелого бетона; установлено, что несущая способность кераизитобетонных стен, имеющих вертикальное контурное армирование, близка к несущей способности аналогичных стен из тяжелого бегона; предложены формулы, обобщающие проведенные ранее экспериментально-теоретические исследования стен при действии сдвиговых нагрузок.
Практическое значение и -внедрение результатов работы. Применение инженерного ивтода расчета и конструирования монолитных керамзитобетонних стен на совместное действие внецентренного сжатия и сдвига повышает надежность оценки их несущей способности.
По сравнению с существующими методами, изложенными в ряде нормативных документов, например, в РСН 13-87 для условий Молдовы, применение предложенного метода расчёта позволяет в ряде случаев сократить расход арматурной стали на 1-2 кг на и общей площади.
Разработанный метод расчёта керамзитобетонних монолитных стен и предложения по их конструированию использованы при разработке "Рекомендаций по расчёту и конструированию сейсмостойких зданий из монолитного бетона (I редакция)" (ЦНИИПИ монолит).
Внедрение результатов диссертационной работы при проектировании 4-этажных сборно-ионолитных домов, строящихся в г.Ленинакане, позволило получить экономический эффект 0»4 руб/м общей площади.
Апробация работы и публикации. Основные результаты исследований были допожени и обсуждены на второй неучно-практической конференции молодых ученых и специалистов ЦНИИЭП жилища "Жилищное строительство и научно-технический прогресс" (1986 г.), на Всесоюзной научно-практической конференции "Прочносгь, трещиносгойкость и деформативнооть стен крупнопанельных и монолитных зданий" (1990 г.). По тепе диссертации опубликовано три статьи.
Объем диссертации. Диссертация состоит из введения, четырех глав, выводов, библиографии; общий объем - 243 стр.; текст диссертации - 121 стр.; список литературы - 1ь9 наименований; рисунков - 62; фотографий - 24, таблиц - 29.
Исследования выполнялись под руководством кандидата технических наук, старшего научного сотрудника М.Е.Соколова в отделе монолитного домостроения ЦНЖЬІі киліщз в соответствии с научно-
производственно-технической программой "Монолит-90", утвержденной постановлением Госстроя СССР от 8 октября 1987 г. № 228, и отражены в научно-технических отчетах (ft ГР OI860I25086, OI880O05478).