Содержание к диссертации
Введение
ГЛАВА I. Состояние вопроса и задачи исследования 9
1.1 Экспериментальные исследования узлов сопряжения колонн из высокопрочного бетона с перекрытиями из бетона средней прочности
1.2 Экспериментальные исследования работы узлов ПББП на продавливание
1.3 Постановка задач исследования прочности узлов безбалочных безкапительных перекрытий с колоннами
1.4 Выводы 33
ГЛАВА II. Теоретические исследования работы узлов ПББПП с колоннами 34
2.1 Определение геометрических и физических параметров конечно-элементной модели 34
2.2 Сопоставление результатов КЭ моделирования с экспериментальными данными 35
2.3 Численное моделирование несущей способности узлов и исследуемые факторы 44
2.4 Расчетная схема и нагрузка на образец 46
2.5 Результаты расчета 48
2.5.1 Влияние на несущую способность и деформативность узлов нагрузки на плите 48
2.5.2 Влияние на несущую способность узлов изменения отношений Rpl / Rcol И h/c 59
2.5.3 Влияние на несущую способность узлов концентрации поперечной арматуры колонн 64
2.5.4 Влияние на несущую способность узлов применения высокопрочной арматуры в колоннах 65
2 6 Выводы 68
ГЛАВА III. Экспериментальные исследования 69
3.1 Экспериментальные исследования узлов плоских безбалочных перекрытий с колоннами из бетона разного класса .
3.1.1 Конструкция опытных образцов данных 69
3.1.2 Методика испытания 73
3.1.3 Результаты испытаний и анализ экспериментальных данных 75
3.1.1.1 Относительные деформации прослойки образцов
3.1.1.2 Характер трещинообразования и несущая способность образцов 80
3.2 Экспериментальные исследования продавливания железобетонных плит плоских безбалочных безкапительных перекрытий 85
3.2.1 Определение размеров образцов узлов и выбор схемы испытаний 85
3.2.2 Установка для испытания узлов перекрытия с колоннами
3.2.3 Конструкция опытных образцов 88
3.2.4 Методика измерения 92
3.2.5 Схема приложения нагрузки на образцы 96
3.2.6 Результаты испытаний и показания приборов 97
3.2.6.1 Трещинообразование 97
3.2.6.2 Показание ультразвуковых датчиков 100
3.2.6.3 Прогибы и углы поворота плиты 101
3.2.6.4 Относительные деформации бетона нижней поверхности плиты 106
3.2.6.5 Относительные деформации арматуры плиты... 109
3.2.6.6 Деформации бетона колонн 112
3.2.6.7 Разрушающая нагрузка и характер разрушения. 115
3.2.7 Сравнение результатов экспериментов с несущей способностью плит на продавливание по нормам проектирования 117
3.3 Выводы по главе 119
ГЛАВА 4. Анализ экспериментальных-данных и сравнение с существующими зависимостями 121
4.1 Сравнение несущей способности на продавливание, полученной расчетом по СП 52-101-2003, с экспериментальными данными 121
4.1.1* Влияние прочности бетона 121
4.1.2. Влияние процента продольной арматуры плиты 123
4.1.3 Влияние сжимающего усилия со стороны верхней колонны
4.2 Сравнение несущей способности узлов с разной прочностью бетона на сжатие по предлагаемым зависимостям с экспериментальными данными и имеющимися предложениями по расчету 128
4.2.1 Сравнение несущей способности экспериментальных образцов с результатами расчета на КЭ
моделях 128
4.2.2 Сравнение несущей способности узлов по предлагаемым зависимостям с экспериментальными данными и с существующими методами расчета 130
4.2.3 Сравнение несущей способности узлов при применении в колоннах высокопрочной арматуры 135
4.3 Выводы по главе 141
Общие выводы по работе 142
Список литературы
- Экспериментальные исследования узлов сопряжения колонн из высокопрочного бетона с перекрытиями из бетона средней прочности
- Определение геометрических и физических параметров конечно-элементной модели
- Экспериментальные исследования узлов плоских безбалочных перекрытий с колоннами из бетона разного класса
- Сравнение несущей способности на продавливание, полученной расчетом по СП 52-101-2003, с экспериментальными данными
Введение к работе
Приоритетным направлением в строительстве административных и жилых зданий является возведение высотных зданий (здания высотой более 75м) , значительную долю которых составляют монолитные железобетонные здания рамно-связевой системы. Причиной этого является высокая плотность городской застройки крупных городов и высокая стоимость земельных участков.
Возведение зданий рамно-связевой системы из монолитного железобетона является одним из основных направлений в развитии высотного строительства, как в нашей стране, так и за рубежом. Это в значительной мере обусловлено тем, что данное решение обеспечивает возможность строительства зданий различного назначения любой конфигурации в плане, в том числе многопролетных, с различным объемно-планировочным решением.
Кроме того, высотные здания из монолитного железобетона зачастую имеют большую пространственную жесткость по сравнению со зданиями с металлическим каркасом.
Актуальность темы.
Одним из основных недостатков применения железобетона в высотных зданиях является больший собственный вес несущих конструкций в сравнении с металлическим каркасом. Особо остро этот вопрос возникает при строительстве на слабых грунтах и подрабатываемых территориях. Поэтому снижение собственного веса здания за счет применения новых видов материалов является в настоящее время одной из главных задач при проектировании высотных зданий [17].
Дифференцированный подход при назначении класса бетона в колоннах разных этажей позволяет значительно сократить размеры их сечений и увеличить полезный объем здания [3] . В настоящее время такой подход широко распространен и в нашей стране и за рубежом.
Неэффективность применения высокопрочного бетона в плитах перекрытия и технологическая схема бетонирования стали причинами появления новых типов узлов колонн с плитой перекрытия.
Таким образом, актуальной задачей является изучение работы .узлов с разной прочностью бетона колонн и перекрытий, что позволяет рационально применять бетоны разной прочности в высотных зданиях.
При проектировании плоских безбалочных безкапительных плит перекрытия (ПББПП) зданий с рамно-связевой системой, в ряде случаев, толщина плиты определяется из расчета на продавливание. Последние экспериментальные данные о работе плит перекрытия из высокопрочных бетонов на продавливание показывают, что модель, принятая в отечественных нормах проектирования завышает фактическую несущую способность и требует корректировки. Применение узлов плит с колоннами из разной прочности приводит к появлению больших сжимающих усилий в нижних этажах, не учитываемых в расчете на продавливание.
Решение этих вопросов позволит учесть факторы, отвечающие действительной работе узлов при продавливании и сжатии, в том числе из бетона разной прочности, что повысит общую надежность несущих конструкций здания.
Целью работы является разработка метода расчета узлов сопряжений плит перекрытия с колоннами из высокопрочного бетона, которая позволяет моделировать их работу с высокой степенью надежности и разработка на их основе рекомендаций по конструированию.
Научную новизну работы составляют: - численная КЭ модель для расчета узлов сопряжения плит перекрытия с колоннами, учитывающая нелинейную работу железобетона на всех стадиях нагружения, включающую стадию разрушения;
экспериментальные данные о влиянии на несущую способность безбалочных безкапительных плит перекрытия при продавливании, действия сжимающего усилия со стороны колонны и установленные на основании этих данных расчетные зависимости по определению несущей способности;
экспериментальные данные о влиянии на несущую способность промежуточных, крайних и угловых узлов перекрытия с колоннами из разного класса бетона: отношения классов бетона колонн и плиты; нагрузки на плите перекрытия; отношения размеров сечения колонн и плиты; поперечного армирования; класса арматуры;
расчетные зависимости по определению несущей способности узлов с разной прочностью бетона.
Практическое значение работы:
предложены поправки к расчетной зависимости СП 52-101-2003 на продавливание, учитывающие результаты новых экспериментальных исследований по продавливанию плит из высокопрочного бетона, а так же учитывающие влияние продольной арматуры плиты и сжимающего усилия со стороны верхней колонны.
разработаны рекомендации по расчету и конструированию узлов сопряжения ПББПП с колоннами, состоящими из разных классов бетонов.
Автор защищает:
- результаты численного моделирования работы узлов
перекрытия с колоннами при разных соотношениях их прочностеи и
геометрических характеристик;
- результаты экспериментальных исследований - работы ПББПП на
продавливание при действии нагрузки на верхней колонне;
- результаты экспериментальных исследований работы узлов
колонн с плитой перекрытия при наличии в узле поперечного
армирования.
8 Апробация работы
Основные положения диссертации, доложены на конференции творческой молодежи «Новые идеи развития бетона и железобетонных конструкций» / Москва. 2002 /; «Проектирование и строительство монолитных многоэтажных жилых и общественных зданий, мостов и тоннелей» в НИИЖБ / Москва, 2004/; рассмотрении отчета по ГРАНТ РААСН / Москва 2005/.
Публикации
Основное содержание диссертационной работы опубликовано в четырех печатных работах.
Объем работы
Диссертация состоит из введения, четырех глав, общих выводов по работе и списка использованной литературы. Общий объем работы 152 страницы, 7 таблиц, 141 рисунков. Список литературы содержит 67 наименования.
Экспериментальные исследования узлов сопряжения колонн из высокопрочного бетона с перекрытиями из бетона средней прочности
Монолитные узлы сопряжения.колонн из высокопрочного бетона с плитами перекрытий из бетона средней прочности являются новыми для отечественной практики. Исследований работы таких узлов не проводилось. Единственной аналогией могут быть работы по исследованию платформенных и контактных стыков панелей внутренних несущих стен с панелями перекрытий в крупнопанельных зданиях [23, 26, 4] .
Конструкция данного узла появилась вслед за возможностью промышленного производства высокопрочного бетона в Америке и Норвегии в 60-ых годах [3] . В настоящее время получили распространения два типа узлов: узлы, в которых область плиты в месте сопряжения с колоннами выполняют из бетона той же прочности, что и колонны, и узлы с плитой перекрытия из обычного, а колонны из высокопрочного бетона (рис.1.1а, б).
Конструкция узла первого типа (рис.1а) снимает вопрос о передаче вертикального сжатия между колоннами, но его применение усложняет бетонирование и приводит к увеличению сроков строительства. Применение высокопрочного бетона в плите узла значительно повышает несущую способность плиты на продавливание, но как показывают последние экспериментальные исследования [35], рост несущей способности меньше, чем рост прочности бетона на растяжение. Поэтому важным вопросом является проверка действующих расчетных положений отечественных норм по продавливанию плит из высокопрочного бетона, а также изучение несущей способности узла второго типа..
Первые экспериментальные исследования узлов из разного бетона были проведены Бианчини в I960 году [32] . Было испытано 54 узла, из которых 45 представляли узлы фрагментов колонн с перекрытием (с балками и без них), моделирующие работу промежуточных, крайних и угловых узлов.
Все образцы испытывались на действие осевой сжимающей нагрузки. Прочность бетона колонн изменялась в пределах 15,8-52,5МПа, плит 8,8-24,8МПа. При этом отношение толщины плиты к стороне квадратной колонны {h/c = 0.64) было постоянным. Размер фрагмента плиты 787x787мм, толщина 178мм, колонны сечением 279x279мм. Для вычленения доли несущей способности, приходящуюся на бетон Бианчини использовал формулу для определения несущей способности центрально-сжатых колонн, предложенную Рихардом и Брауном [59]: Р0 = 0.85fc(Ag - Ast) + Astfy , где (1.1) Аё,А площадь бетона и арматуры колонны соответственно; /с цилиндрическая прочность бетона; fy- предел текучести продольной арматуры колонны. После преобразования и замены /сна fce и Р0на Ptest Бианчини получил: Ptest - Aatfv fce = а- - -, где (1.2) 0.85(Ag-Ast) fce- «эффективная прочность» узла; p est- несущая способность узла,, полученная в эксперименте.
В результате эксперимента, было установлено, что прочность бетона узла (/се) выше в 1, 6-2, 4 раза средней призменной прочности бетона для промежуточных узлов; в 1,43-2,07 раза - для крайних узлов; в 1,32-2,35 раза - для угловых узлов. Прочность бетона узлов ребристого перекрытия так же оказалась выше: в 2,0-2,12 -для промежуточных узлов; в 1,01-1,57 - для крайних узлов.
Следующие экспериментальные исследования были проведены в 1991 году, когда стало возможным промышленное производство еще более прочного бетона в колоннах.
Гембол и Клинар проведи испытание 12 образцов узлов ББПП с колоннами [39]. В работе исследовалось влияние на несущую способность изменения отношения прочностеи бетона колонн и плиты (fcc/ fsc) , а так же отношения толщины плиты к размеру квадратной колонны (hfb). Образцы, как и в опытах Бианчини, испытывались только на действие осевой нагрузки приложенной к колонне. В опытах прочность бетона колонн менялась в диапазоне 72,4-ЮОМПа, прочность бетона плиты 15,9-45,5МПа; отношение hlb изменялось от 0,5 до 0,7; отношение-/„//„изменялось от 0,17 до 3,0.
В результате было установлено, что отношение hlb так же оказывает влияние на несущую способность узла. С увеличением hlb несущая способность узла повышается. В эксперименте были замерены деформации в продольной арматуре колонны и плиты (рисунок 1.2).
Из результатов последующих экспериментов, в которых кроме сжатия на колонне прикладывалась нагрузка к плите был получен обратный эффект с увеличением hlb.
Из графиков можно сделать вывод, что в момент разрушения узлов (как промежуточных, так и крайних) продольная арматура колонны в зоне плиты имеет деформации сжатия соответствующие напряжениям текучести арматуры, тогда как в колонне деформации намного ниже и указывают на то, что арматура колонны вне зоны плиты в момент разрушения работает в упругой стадии.
Также,, в результате испытаний было установлено, что в продольной арматуре .плиты вблизи.- узла от действия сжимающей нагрузки на колонне, действовали значительные растягивающие напряжения. Вместе с этим бетон плиты в зоне узла, на некотором удалении от колонны, так же испытывал действие растягивающих напряжений, которые приводят к образованию трещин.
Определение геометрических и физических параметров конечно-элементной модели
Для численного моделирования использовались ПК «Лира» (версии 9.2 PRO и версии 5.03), реализующий численный метод дискретизации сплошной среды - МКЭ в форме перемещений.
На основании выполненного обзора работ по КЭ моделированию узлов ПББПП с колоннами в данной работе принят следующий подход к назначению параметров КЭ модели. Модель состоит из объемных и стержневых КЭ, моделирующих работу бетона и арматуры соответственно. Стыковка объемных и стержневых элементов выполняется в узлах КЭ, при этом принимается допущение о совместной работе бетона и арматуры на всех стадиях нагружения до разрушения одного из материалов. В стадии разрушения одному из материалов внутрипрограммно присваивается Е \, тем самым моделируется выключение его из работы. Для учета неупругих свойств железобетона использовались: N 341 - физически-нелинейный изопараметрический объемный КЭ и №310 - физически-нелинейный стержень общего положения.
В ПК «Лира» применяется квазиизотропная модель В. П. Максименко [16], учитывающая нелинейных характер деформирования і бетона в условиях сложного НДС. Для описания деформативных свойств арматуры использовался кусочно-линейный закон деформирования.
Прочность КЭ бетона оценивалась внутрипрограммно, в зависимости от вида НДС по критерию прочности А В.Яшина [28], прочность КЭ арматуры оценивалась по диаграмме деформирования. В основе данного критерия лежат экспериментальные данные прочности бетона при различных соотношениях главных напряжений. Критерий позволяет учесть работу бетона на всех стадиях нагружения, учитывая закритическую (микротрещинообразование), в зависимости от сочетания-компонентов тензора напряжений реализуются различные механизмы разрушения, - такие как сдвиговой, отрывный и смешанные.
В ПК «Лира», реализован принцип, согласно которому за несущую способность конструкции принимается нагрузка, при которой" происходит разрушение КЭ. .приводящее ее в механизм или в состояние геометрической изменяемости. Таким образом, разрушение одного КЭ не является критерием разрушения всей конструкции [8].
Как уже отмечалось в .обзоре экспериментальных работ узлов ПББПП с колоннами, размер фрагмента плиты назначают, исходя из положения линии нулевых моментов в плите перекрытия, что приводит к погрешности определения действительного НДС полной плиты.
Для численного эксперимента по изучению работы узлов на сжатие, а также для натурных испытаний плит на продавливание в диссертации был выполнен расчет по определению размеров свеса плиты узла.
В работе предлагается размер фрагмента плиты определять из равенства НДС модели и всей плиты. Для этого необходимо, чтобы соотношение усилий, действующих в узле (М, Q, N) , было одинаковым.
Как показывают экспериментальные исследования работы узлов, размер плиты оказывает влияние как на несущую способность при продавливании, так и . на прочность узла из разных классов бетона при сжатии. При увеличении консоли плиты в первом случае, изгибающий момент растет, что приводит к . снижению несущей способности [55], во втором случае увеличение консоли, приводит к усилению эффекта «обоймы», повышающей несущую способность узла при сжатии. Таким образом, размер консоли должен определятся из решения двух задач: .определение консольного свеса плиты, при котором будет выполняться постоянное соотношение М и Q в узле образца и плиты; определение размера консоли из условия, что
эффект «обоймы»..образца, будет-., тот.;.же, что и в целой плите, в-итоге принимается больший размер.
Отыскание- .размеров свеса .. плиты - выполнялось при-помощи МКЭ, -при этом были приняты следующие-.;. допущения:- материал плиты изотропный лине.йно-упругийу в силу . симметрии рассматривалась " часть полной схемы, ограниченная, линиями симметрии и четверть узла фрагмента (рис.- 2Л, 2.2) ; .-Принятые допущения вполне" оправданы, так как предположение о -физически линейной работе бетона влияют на абсолютные.напряжения в плите, но не влияют- на сравнительный анализ напряжений в полной схеме и во фрагменте.
Методика определения размера консоли, из условия равенства М и Q заключалась в следующем: выполнялся расчет модели плиты, ограниченной осями симметрии и модели с определенным размером консоли, при этом к плите 1-ой модели прикладывалась равномерно-распределенная нагрузка по всей поверхности, а ко 2-ой в виде линейной равномерно-распределенной по периметру плиты. Величина линейной равномерно-распределенной нагрузки вычислялась из равенства опорных реакций колонн в 1-ой и 2-ой моделях. Последовательно изменяя размер консоли и нагрузку на плите 2-ой модели было найдено отношение размера консоли к пролету плиты, при котором обнаруживалось наиболее близкое НДС в зоне узла.
Экспериментальные исследования узлов плоских безбалочных перекрытий с колоннами из бетона разного класса
Экспериментальные образцы, испытанные в диссертации,-представляли собой «сэндвич-колонны». Такой тип образцов не позволяет учесть в полной мере, работу узлов перекрытия с колонной. Поэтому целью экспериментов было только изучение отдельных факторов, влияющих на работу узлов, это:: изменения отношения толщины прослойки к стороне колонны (file); поперечной арматуры в узле; высокопрочной арматуры в колоннах.
Отношение толщины прослойки к стороне колонны (hlc) изменялось от 0,33 до 1. Изучение влияния поперечного армирования проводилось на образцах, которые имели хомуты только в прослойке; только в колонне; в прослойке и в колонне; с образцами без поперечного армирования. Часть образцов имела в качестве продольной арматуры, арматуру класса АтЮОО. Отношение прочности бетона колонны и плиты было принято постоянным, равным соі/Ярі = 2.67.
Размеры и конструкция опытных образцов узлов назначались исходя из практики проектирования зданий с ПББПП с рамно-связевой системой. Образцы представляли собой 3-ех слойные призмы, промежуточный слой которых состоял из бетона средней прочности, а два других из высокопрочного бетона. Все образцы имели продольное и поперечное армирование, при этом часть образцов содержала высокопрочную арматуру. Прочность бетона изменялась в пределах статистической изменчивости. Опалубочные размеры и схемы армирования образцов приведены на рисунках 3.1-3.3. Свойства материалов бетона . и арматуры, используемые для изготовления опытных образцов, приведены в таблице 3.1: песок Сычевского карьера с максимальной крупностью 2,5 по ГОСТ 8736-93 [10] , щебень из природного камня фракции 5-20 по ГОСТ 8267-93 [9], портландцемент .. марки; М500-ДО . пол ;ГОСТ 10178-85 [5] . Прочность бетона, определялась в. соответствии с ГОСТ 10180-90[б] испытанием кубов .10x10..на. сжатие- и. неразрушающим методом ударного импульса по ГОСТ 22690-88(7].
Испытание, проводилось на гидравлическом прессе ПГ-250. - Перед испытанием, образцы центрировались по показаниям продольных индикаторов. Нагрузка прикладывалась равными частями 0,05 от-теоретической разрушающей нагрузки, определяемой по формуле: Р = Ао ьр1 + A s где (3.1) Д -.площадь сечения призмы за вычетом площади продольной арматуры; Rbp,- призменная прочность бетона прослойки (в расчетах принималась 24,0МПа); As, Rs- площадь сечения и расчетное сопротивление продольной арматуры.
После приложения нагрузки выполнялась выдержка 3-4 мин. Таким образом, время испытания каждого образца составляло 1,0-1,2 часа. В ходе испытания измерялись продольные и поперечные деформации прослойки образцов. Для этого на образце устанавливались рамки, на которых крепились индикаторы продольного направления ИЧ-001 с каждой стороны; к граням образцов приклеивались металлические бруски с отверстиями для крепления индикаторов поперечного направления ИЧ-001 (рис. 3.6). Показания с приборов снимались в начале ступени после приложения нагрузки, и после выдержки в конце ступени.
Относительные деформации . продольного направления прослойки измерялись на базе, равной высоте прослойки: 50, "100, 150мм; поперечные деформации замерялись на базе 150мм на каждой грани образца. Затем показания продольных и поперечных индикаторов усреднялись; . на рисунке 3.7-3.9 показаны графики средних относительных деформаций образцов.
Из графиков видно,, что с уменьшением высоты прослойки относительные продольные деформации . (при нагрузке 80-90% от разрушающей) увеличиваются и составляют в среднем: 2х10 3; 2,5x10" 3; 3,5х10"3, для образов с. прослойкой 150, .100, 50мм соответственно. Поперечные .же .деформации образцов отличаются незначительно. Относительные, деформации образцов с высокопрочной арматурой для прослоек 150,-. 100мм были больше, чем для таких же образцов с обычной арматурой, тогда как при толщине прослойки 50мм они уменьшились по сравнению с образцами с обычной арматурой.
На рисунках 3.10-3.12. приведены графики изменения коэффициента . отношения поперечных и продольных деформаций прослойки (v) образцов с прослойками 150, 100, 50мм, а на рисунках 3.13-3.14 приведены графики изменения коэффициента v для образцов с разным h/c при одинаковом типе армирования. Из графиков видно, что коэффициент v для образцов с поперечным армированием в колонне и в прослойке, а также имеющих высокопрочную арматуру больше, чем для образцов с той же высотой прослойки без поперечного армирования. Также из графиков видно, что с увеличением толщины прослойки при одинаковом типе армирования коэффициент v увеличивается.
В ходе испытаний помимо измерения продольных и поперечных деформаций измерялась скорость прохождения ультразвука по поверхности бетона прослойки и колонны на базе 150мм с помощью прибора УК1401. Прибор не зафиксировал какого либо снижения плотности среды до нагрузки порядка 80-90% от разрушающей. Также в ходе испытаний проводилось визуальное наблюдение за трещинообраз ованием на боковых гранях призм, отмечено, что до нагрузки 80-90% от разрушающей в бетоне колонны и прослойке видимых трещин не образуется, так же нет трещин по шву бетонирования. Таким образом, можно, полагать, что колонны и прослойка работают совместно, вплоть до момента разрушения.
Механизм разрушения образцов при изменении толщины прослойки и поперечного армирования .изменялся. Образцы с толщиной прослойки і. 150, 100мм с поперечнымармированием в зоне плиты, колонны и без него разрушались пластично, при этом разрушение начиналось с видимого увеличения объема . прослойки образца, после чего образовывались продольные трещины в прослойке и шве бетонирования, затем трещины развивались в бетоне колонны,-одновременно происходило . откалывание углов в колоннах. Пик величины усилия на прессе совпадал с моментом увеличения объема прослойки. Образцы, имеющие толщину прослойки 50мм, поперечное армирование в колонне или прослойке, или без него, разрушались хрупко. Стадии видимого увеличения объема в бетоне прослойки не наблюдалось, разрушение происходило внезапно от разрушения бетона колонны. Образец с прослойкой 50мм, имеющий хомуты в колонне и в прослойке, разрушился пластично. Механизм разрушения образцов, имеющих высокопрочную арматуру, не отличался от образцов с обычной арматурой.
Сравнение несущей способности на продавливание, полученной расчетом по СП 52-101-2003, с экспериментальными данными
Как было показано ранее, отечественные нормы единственные, из выбранных для сравнения, в которых при расчете на продавливание используется прочность бетона на растяжение. Проведенные эксперименты по продавливанию плит из высокопрочного бетона [35] показали, что несущая способность растет медленнее, чем прочность бетона на растяжение. Для анализа и корректировки существующей зависимости было выполнено сравнение несущей способности на продавливание, вычисленной по [25], с экспериментальными данными по продавливанию 185 плит, накопленные за последние 40 лет с 1956 по 199бг [57]. Все образцы не имели специального поперечного армирования. Призменная прочность бетона плиты изменялась в широком диапазоне от 15 до 120МПа. При расчете несущей способности по [25] использовались средние характеристики прочности бетона на растяжение, приведенные авторами [57].
На рисунке 4.1 показан график сравнения несущей способности, вычисленной по [25], с экспериментальными данными в зависимости от призменной прочности бетона на сжатие.
Из графика видно, что [25] оценивает несущую способность на продавливание плит с разной прочностью бетона с большой погрешностью-. При низкой призменной прочности (от. 15 до 35 МПа) формулы [25] оценивают несущую способность со значительным запасом, а при прочности бетона 35МПа и до 120МПа, для части плит формулы завышают несущую способность в 2 и более раза. При этом среднее значение отношения фактической несущей способности к вычисленной по [25] составляет 1,32, при коэффициенте вариации 0,94, что свидетельствует о чрезвычайно большом разбросе опытных данных относительно принятой зависимости.
Для корректировки предложено вместо прочности бетона на растяжение использовать в расчетной зависимости СНиП функцию прочности бетона в виде: Д = 0.82і /д7, где (4.1) Rb призменная прочность бетона (в МПа).
На рисунке 4.2 показан график зависимости отношения несущей способности вычисленной по СП 52-101-2003 с экспериментальными данными, при использовании вместо прочности бетона на растяжение значений прочности вычисленных по формуле (4.1). Для сравнения были отобраны образцы, имеющие разную прочность бетона плиты, а также разный процент продольной арматуры плиты.
Среднее значение отношения фактической несущей способности к вычисленной по СП 52-101-2003 с учетом предложенной корректировки составило 1,07, при коэффициенте вариации 0,29.
Как отмечалось ранее, формулы по определению несущей способности на продавливание по отечественным нормам проектирования не содержат зависимости влияния на нее количества продольной арматуры. В то же время большинство европейских норм это влияние учитывают, чаще всего введением дополнительной функции.
В настоящей работе предлагается ввести в расчетную формулу СНиП функцию, зависящую от процента продольной арматуры. Для сравнения использовались те же экспериментальные данные, которые были приведены выше. Процент продольной арматуры плит изменялся в диапазоне 0,3 до 8,5%, но большинство данных относится к плитам с количеством арматуры от 0,3 до 3%.
На рисунке 4.3 показан график сравнения несущей способности, вычисленной по скорректированной формуле СП 52-101-2003, с экспериментальными данными в зависимости от коэффициента армирования для продольной арматуры плиты, на ширине плиты над колонной c = Cj+ 4/ 0 (где сх- размер поперечного сечения колонны)
