Содержание к диссертации
Стр.
ВВЕДЕНИЕ 5
Глава I. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА ПРОЕКТИРОВАНИЯ И ПРИМЕНЕНИЯ ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫХ ТРЕХСЛОЙНЫХ СТЕНОВЫХ ПАНЕЛЕЙ С ЭФФЕКТИВНЫМ УТЕПЛИТЕЛЕМ И ГИБКИМИ СВЯЗЯМИ
Г.І. Конструкции 13
3/.2, Особенности расчета
1.3. Экономическая эффективность и перспективы
применения 27
1.4. Задачи исследований . * 30
Глава 2'. МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЙ
2.1 Анкеровка гибких связей . . 32
Конструкция и изготовление образцов ... 32
Методика испытания . 35
2.2. Работа гибких связей на сдвиг 35
2;2.Г. Конструкция и изготовление образцов ... 35
2.2.2. Методика испытания 37
2.3. Изгибаемые элементы 38
2.3.1. Конструкция образцов 38
2.3.2w Изготовление образцов 43
2.3.3. Методика испытания 49
2.4. Стеновые панели 55
Конструкция опытных панелей 55
Изготовление опытных панелей 59
Методика испытания панелей 51
Глава 3. АНАЛИЗ РЕЗУЛЬТАТОВ ИССЛЕДОВАНИЙ
Анкеровка гибких связей gg-
Податливость и прочность гибких связей ....
при сдвиге . 70
3.2.1, Податливость гибких связей 70
3.2.2. Прочность гибких связей 76
3.3. Прочность, жесткость и трещиностойкость желе
зобетонных слоев трехслойных панелей .... 78
Прочность . 78
Появление трещин 83
Развитие и ширина раскрытия трещин .... 84
Прогибы 88
3.4. Прочность, жесткость и трещиностойкость трех
слойных изгибаемых элементов 91
Прочность 92
Появление трещин 100
Развитие и ширина раскрытия трещин . . . 105
Прогибы 108
Выводы 114
Глава 4. УЧЕТ СОВМЕСТНОЙ РАБОТЫ СЛОЕВ ТРЕХСЛОЙНЫХ ПАНЕЛЕЙ
4.1. Работа панелей до появления трещин ..... Ц8
Влияние гибких связей ........... Ц8
Влияние утеплителя , 128
Напряжения в бетоне 130
4.2. Появление трещин ізз
Общие положения расчета . ізз
%имер расчета 135
Сравнение теоретических результатов с экспериментальными yog
4.3. Прочность трехслойных панелей ThT
Стр.
Общие положения расчета 141
Пример расчета 142
Сравнение теоретических результатов с экспериментальными 544
Выводы J5Q
Глава 5. ИСПЫТАНИЕ И ВНЩРШИЕ ПАНЕЛЕЙ
5.1. Испытание панелей J52
Прочность 252
Трещиностойкость J36
Жесткость J59
Влияние косого изгиба на работу панелей ^59
Панели с уменьшенным расходом арматуры . . . J65 Выводы ' J70
ОБЩИЕ ВШОДН И ПРЕДОЮЖЕНИЯ 172
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 178
ПРИЛОЖЕНИЯ
Введение к работе
В развитие решений ХХУІ съезда партии ЦК КПСС и Совет Министров СССР 30 июня 1981 года приняли постановление "Об усилении работы по экономии и рациональному использованию сырьевых, топливно-энергетических и других материальных ресурсов", обязывающие партийные организации и хозяйственных руководителей обеспечить повсеместное проведение строгого режима экономии. Важное место в постановлении отводится внедрению новой техники, совершенствованию выпускаемого оборудования и конструкций, снижению их весовых характеристик и энергопотребления. Учитывая, что значительная часть (до 2($) всех энергоресурсов страны тратится на отопление зданий, Госстроем СССР было принято решение о повышении термического сопротивления стен. Достичь этого наиболее целесообразно применением трехслойных панелей с эффективными утеплителями путем утолщения утеплителя без изменения сечения несущего и ограждающего слоев панели. Здесь также с наименьшими затратами достигается экономически оптимальная величина термического сопротивления стен с учетом расходов на отопление зданий. При широко используемых однослойных панелях из легкого и ячеистого бетонов потребуется существенное увеличение толщины стены, и следовательно, увеличение расхода материалов и затрачиваемых на их изготовление энергоресурсов. По данным института экономики Госстроя СССР стоимость трехслойных панелей жилых зданий с вдвое большим, чем в однослойных панелях, термическим сопротивлением практически одинаковы. Экономия же на отопление здания за время его эксплуатации при трехслойных панелях близка к их начальной стоимости, к тому же при этом резко уменьшается расход топлива на отопление здания /8V . Трехслойные панели эконо-
мичны также в районах с низкими расчетными температурами / 8 /, в промышленных и сельскохозяйственных зданиях с повышенной влажностью и агрессивными средами / 28 / , в зданиях холодильников, плодоовощехранилищ и ряде других случаев.
В нашей стране наиболее широкое распространение особенно в жилищном строительстве получили железобетонные трехслойные панели с эффективными утеплителями и ребрами, связывающими монолитно наружные слои. Существенный недостаток этих конструкций состоит в том, что ребра препятствуют температурным деформациям наружного слоя панели, вовлекая в восприятие температурных напряжений внутренний слой панели и связан с внутренними конструкциями здания. Из-за суточных и сезонных колебаний температуры наруж-ного воздуха, значительных для большинства районов нашей страны, в наружных слоях панелей возникают большие температурные напряжения, из-за которых в наружном слое панели и ребрах образуются широкие трещины. Через трещины влага проникает внутрь панели, вызывая коррозию ее арматуры и увлажняя утеплитель. Кроме того ребра являются проводниками тепла, увеличивая на треть теплопотери через стены. Перечисленные недостатки присущи и трехслойным панелям иа ребристых плит наружного и внутреннего слоев с ребрами, обращенным внутрь панели, и соединяемые металлическими накладками. От этих недостатков в значительной мере избавлены трехслойные панели с гибкими связями между наружными слоями, которые обеспечивают практически независимое деформирование наружного слоя при колебаниях температуры наружного воздуха / Q '/. К этим конструкциям в последние годы привлечено внимание ведущих проектных и научно-исследовательских организаций страны (ЦНИИЭП-жилища, ЦНИИпромзданий, ЦНИИЭПсельстрой, ГипроНИсельхоз, ЦНИИЭП ТБЗ и ТК, НИИЖБ, НИИСК, ЦНИИСК). Разработаны, испытаны и прове-
-. 7 -
рены трехслойные панели с эффективными утеплителями и гибкими связями в жилищном, общественном, сельскохозяйственном и промышленном строительстве.
Основываясь на технико-экономическом анализе НИИЭС и ЦНЙИЭП-жилища Госстроем СССР и Госгражданстроем рекомендовано увеличение применения железобетонных трехслойных панелей в различных областях строительства в ближайшие годы за счет сокращения применения панелей других типов.
Важным вопросом в разработке и совершенствовании железобетонных трехслойных панелей с гибкими связями и эффективным утеплителем является выбор методики их расчета с учетом специфики железобетона. В принятых подходах к расчету и конструированию панелей имеется еще широкий круг невыясненных вопросов, в том числе и вопрос о совместной работе слоев за счет гибких связей и утеплителя при эксплуатационных нагрузках и при разрушении. Поэтому расчет и конструирование их разными организациями ведется при разных допущениях. Отсутствуют и подробные экспериментальные данные о работе таких конструкций. Направленных исследований железобетонных трехслойных панелей с гибкими связями и эффективными утеплителями явно недостаточно для выработки обоснованных рекомендаций по их расчету и конструированию. Ограничено и число испытаний конструкций как опытных. Все сказанное свидетельствует о необходимости проведения направленных исследований трехслойных панелей и составляющих их элементов.
Целью диссертационной работы является оценка принятых при проектировании приближенных методов расчета изгибаемых трехслойных панелей с гибкими связями и эффективным утеплителем и разработка предложений по учету совместной работы слоев за счет гибких связей и утеплителя до появления трещин, при расчете по
появлению трещин и по прочности, обеспечивающих разработку болев экономичных конструкций.
Для решения поставленной цели необходимо было решить следующие основные задачи:
оценить прочность анкеровки гибких связей в виде шпилек в тонких наружных слоях панелей и проверить достаточность их анкеровки при работе на сдвиг при взаимном смещении слоев;
получить экспериментально зависимость "сдвигающее усилие - податливость" для гибких связей, заанкеренных в бетоне слоев, и определить воспринимаемое ими предельное усилив;
проверить приемлемость для тонких железобетонных элементов-слоев трехслойных панелей рекомендаций СНиП П-2І-75 по расчету их по прочности, жесткости и трещиностойкости;
изучить экспериментально совместную работу наружных железобетонных слоев трехслойных панелей за счет гибких связей и утеплителя с учетом геометрии и армирования элементов;
разработать экспериментально обоснованные предложения по расчету изгибаемых железобетонных трехслойных панелей с гибкими связями и эффективным утеплителем до появления трещин (стадия эксплуатации), по появлению трещин и по прочности;
проверить предложения по расчету и конструированию на натурных образцах стеновых панелей и разработать практические рекомендации по расчету с учетом работы панелей на косой изгиб;
оценить на основе полученных результатов практические методы расчета и принципы конструирования, используемые при проектировании.
Научную новизну работы составляют:
- данные об анкеровке гибких связей в тонких наружных сло
ях трехслойных панелей при работе их на отрыв и на сдвиг;
-. 9 _
выявленная зависимость "сдвигающее усилие - податливость гибких связей", заанкеренных в бетоне слоев, и данные о предельных сдвигающих усилиях, которые могут воспринимать связи;
экспериментальные данные о работе изгибаемых железобетонных трехслойных элементов с гибкими связями и эффективным утеплителем на всех стадиях (до появления трещин, после появления трещин и при разрушении) с выявлением влияния количества, длины и конструкции связей, наличием утеплителя и его толщины и характера армирования внутреннего слоя;
предложения по расчету на изгиб железобетонных трехслойных элементов с гибкими связями и эффективным утеплителем как составных брусьев до появления трещин, по появлению трещин с учетом принятых в железобетоне предпосылок и по прочности методом предельного равновесия;
предложения по расчету трехслойных железобетонных стеновых панелей с гибкими связями и эффективным утеплителем ленточной разрезки с учетом работы их на косой изгиб;
оценка практических, принятых при проектировании, методов расчета и конструирования железобетонных трехслойных панелей с гибкими связями и эффективным утеплителем;
методика испытаний на косой изгиб трехслойных стеновых панелей ленточной разрезки, включая предложения о целесообразности в ряде случаев испытания панелей с удаленным утеплителем.
Автор защищает:
экспериментальные данные об анкеровке гибких связей при работе их на отрыв и на сдвиг в трехслойных железобетонных панелях с эффективным утеплителем;
экспериментальные данные по зависимости "сдвигающее усилие - податливость гибких связей", заанкеренных в бетоне слоев,
-IO-ii по предельным сдвигающим усилиям, воспринимаемым связями, и рекомендации по учету их при расчете;
экспериментальные данные и рекомендации по особенностям расчета железобетонных слоев - элементов трехслойных панелей;
экспериментальные данные о работе на всех стадиях вплоть до разрушения изгибаемых железобетонных трехслойных элементов
с гибкими связями и эффективным утеплителем;
предложения по расчету изгибаемых железобетонных трехслойных элементов с гибкими связями и эффективным утеплителем до появления трещин, по появлению трещин и по прочности;
предложения по расчету трехслойных железобетонных стеновых панелей с гибкими связями и эффективным утеплителем ленточной разрезки с учетом работы их на косой изгиб;
выводы-оценки по используемым практическим методам расчета трехслойных панелей с гибкими связями и эффективным утеплителем;
предложения по методике испытаний трехслойных стеновых панелей с гибкими связями и эффективным утеплителем на косой изгиб;
предложения по совершенствованию типовых конструкций трехслойных панелей с гибкими связями и эффективным утеплителем для сельхоззданий и данные по экономической эффективности проведенных усовершенствований.
Практическое значение работы:
разработанные предложения по расчету трехслойных панелей с гибкими связями и эффективным утеплителем с учетом совместной работы слоев могут использоваться проектными организациями при разработке новых к. совершенствовании имеющихся конструкций;
результаты работы использованы для совершенствования
- II -
трехслойных панелей сельскохозяйственных зданий в части умень-шения в них расхода арматуры на 1,37 кг/м при снижении стоимости 0,18 руб/м2. Разработанные конструкции панелей рекомендованы для экспериментального строительства, они применяются в тресте "Калугасельстрой". Объем внедрения в 1982-1983 гг. составил 40 тыс.м2, при этом по сравнению с типовыми конструкциями расход арматуры снижен на 54,8 т и стоимость на 7,2 тыс.руб.;
рекомендации по расчету использованы рядом проектных организаций: Мэспромпроектом для разработки рабочих чертежей наружных стеновых панелей и панелей внутренних стен камер плодоовощной базы промзоны Курьяново г.Москвы, где по сравнению с ранее применяемыми конструкциями расход стали снижен около 22$; ЩИИЭПсельстрой для разработки рабочих чертежей укрупненных панелей наружных стен для объектов Краснодарского Крайколхозстрой-объединения, где расход стали снижен до 25$; ГипроНИсельхозом для разработки рабочих чертежей панелей для зданий хранилищ плодоовощной продукции, где их внедрение по сравнению с применяемыми решениями позволяет увеличить используемый объем зданий на 1-3$ и снизить трудоемкость строительно-монтажных работ на 20-40$;
разработанная методика испытаний трехслойных панелей с гибкими связями и эффективным утеплителем на косой изгиб может использоваться научно-исследовательскими институтами при исследованиях и заводами при контрольных испытаниях конструкций;
Апробация работы: Основные положения работы доложены на секции конструкций Ученого Совета НИИЖБ, на научно-технических совещаниях лаборатории легких бетонов и конструкций НИИЖБ, на конференции молодых ученых УзССР и конференции профессорско-преподавательского состава ТашПИ.
Публикации. По результатам работы опубликовано 5 статей.
Объем работы. Диссертация состоит из введения, 5 глав, общих выводов и предложений, списка литературы и приложений. Объем диссертации J6& страниц, включая 42 рисунков и 21 таблиц .
Работа выполнена в лаборатории легких бетонов и конструкций НИЙЖБ Госстроя СССР по плану лаборатории под руководством лауреата Государственной премии СССР, доктора технических наук, профессора Ю.В.Чиненкова. Основной объем испытаний проведен в группе старшего научного сотрудника к.т.н. Г.Е.Колосова.
- ІЗ -
