CC BY
1070 лет архитектурно-строительному факультету МГГУ
------ЖИЛИЩНОЕ ---
строительство
Научно-технический и производственный журнал
УДК 679.748
О.В. ПИВОВАРОВА, инженер, А.А. ВАРЛАМОВ, канд. техн. наук, В.С. ПИВОВАРОВ, инженер, Магнитогорский государственный технический университет им. Г.И. Носова
Испытание фрагмента сборно-монолитного перекрытия с новым шпоночным стыком
Рассмотрена методика и результаты испытаний в построечных условиях фрагмента сборно-монолитного перекрытия с новым вариантом шпоночного стыка. Приведено подробное описание испытаний фрагмента сборно-монолитного перекрытия. Выполнен анализ результатов испытаний, сделан вывод о работе элементов перекрытия и напряженно-деформированном состоянии шпоночного стыка.
Ключевые слова: сборно-монолитное перекрытие, шпоночный стык, испытание в построечных условиях.
Исследование работы сборно-монолитного перекрытия вызвано разработкой нового варианта исполнения шпоночного стыка многопустотной плиты и монолитного ригеля, отличающегося от известных аналогов [1, 2] наличием усиления в виде арматурных каркасов, что позволяет повысить надежность работы стыка и уменьшить объем арматурных работ на строительной площадке за счет исключения армирования межплитных швов сборно-монолитного перекрытия.
Для исследования сборно-монолитного перекрытия с новым вариантом шпоночного стыка были проведены на-
турные испытания фрагмента сборно-монолитного перекрытия в условиях строительства 17-этажного жилого дома, расположенного в 142А микрорайоне Магнитогорска.
Конструктивная схема здания представляет собой рамно-связевой каркас. Колонны выполнены в сборном варианте на высоту двух этажей сечением 400X400 мм (для крайних колонн) и 500X500 (для средних колон) и изготовлены из бетона класса по прочности В40 с продольным армированием сталью класса А400. Сборно-монолитные перекрытия включают в себя неразрезные монолитные железобетонные ригели, выполненные из бетона класса по
Научно-технический и производственный журнал
70 лет архитектурно-строительному факультету МГГУ
Ршстанс&ка приборов снизу плиты
N
\ \
и-
лиц
№ 8
т'
Тм-."Ж ^
-Л
®
Расстановка приборов сверху плиты
©
^ \ Я
шЛ.
\
а
-
г^Лг-
Л
1111 ¡д_|
ИМ
I тьз
-в ты
А,
г ■»1-»
-I
Рис. 2. Схема расстановки приборов сверху и снизу плиты
прочности В30 с рабочим армированием сталью класса А400 без предварительного напряжения и многопустотные сборные плиты, изготовленные из бетона класса В22,5 с предварительным напряжением арматуры в опалубке серии 1.241-1 в.63. Ригели выполнены только вдоль цифровых осей. Армирование колонн и ригелей принято дифференцированно с учетом действующих нагрузок на стадии эксплуатации. Многопустотные плиты опираются на ригель посредством бетонных шпонок, образованных в полостях многопустотных плит при бетонировании ригеля. Полость в многопустотной плите образуется установкой в канал на глубине 130 мм бетонного вкладыша. Усиление шпоночного стыка выполнено установкой по всей длине ригеля поперечных каркасов из арматуры класса А400.
Пространственную работу рамно-связевого каркаса совместно обеспечивают рамы каркаса с жестким узлами сопряжения, колонны с ригелем и неразрезные по высоте самонесущие наружные стены. Конструкция наружных стен - сплошная кирпичная кладка толщиной 680 мм на всю высоту здания.
Целью экспериментальных исследований фрагмента сборно-монолитного перекрытия в построечных условиях являлось выявление особенностей его напряженно-деформированного состояния, в том числе прочности, жесткости и трещиностойкости на стадии эксплуатации.
На момент испытания было возведено три этажа. Самонесущие наружные стены были выполнены до второго этажа.
При испытании нагружению вертикальной равномерно-распределенной нагрузкой был подвергнут фрагмент перекрытия третьего этажа в осях 2с...5с-Жс...Ис. При этом вертикальное нагружение производили на два разновеликих пролета, что соответствовало наиболее невыгодным условиям работы шпоночного стыка среднего ригеля по оси 3с с многопустотными плитами в пролетах 2с-3с и 3с-5с ввиду возникновения крутящего момента вдоль оси ригеля.
Нагружение производили до уровня контрольной нагрузки, соответствующей расчетной по второму предельному состоянию для данного объекта ^ = 6,3 кПа), согласно ГОСТ 8829-94 «Изделия строительные железобетонные и бетонные заводского изготовления. Методы испытаний нагружением». Нагрузку создавали штучными грузами в виде поддонов с кирпичом «Керамик» массой 1255 кг и прикладывали поэтапно ступенями, каждая из которых составляла 0,2 от контрольной нагрузки.
Нагружение перекрытия и раскладку грузов производили в направлении от крайних плит к середине пролета ригеля симметрично. Причем непосредственно на монолитные ригели нагрузку не прикладывали, ввиду того что их нагружение происходило передачей усилий через шпоночные стыки сопряжений многопустотных плит с монолитным ригелем. Тем самым создавались наиболее невыгодные условия работы шпоночного стыка и, как следствие, всего сборно-монолитного перекрытия в целом. Таким образом, были максимально возможно ужесточены условия работы сборно-монолитного перекрытия при испытаниях вертикальной нагрузкой и созданы условия для проверки трещиностойкости и деформации перекрытия, а также прочности шпоночного стыка.
На каждой ступени нагружения фрагмента давали выдержку 30 мин для обследования состояния конструкций, снятия показаний по механическим приборам, фиксации и измерения ширины раскрытия трещин. При достижении уровня нагрузки, соответствующей контрольной, выдержка составила 60 мин.
При испытаниях определяли фактические значения прогибов и ширины раскрытия трещин, относительные деформации на каждом шаге нагружения. Оценку жесткости и трещиностойкости осуществляли по результатам испытаний на основании сопоставления фактических значений прогиба и ширины раскрытия трещин под контрольной нагрузкой с соответствующими контрольными значениями, установленными проектной и нормативной документацией.
5 2012
17
70 лет архитектурно-строительному факультету МГГУ
ц м .1
Научно-технический и производственный журнал
Контрольные нагрузки были назначены в результате выполненных расчетов с учетом фактических характеристик конструкций. В качестве контрольных параметров назначены следующие (нагрузки приведены без учета собственного веса): по жесткости 630 кг/м2; контрольный прогиб для плиты 17,8 мм (определяется как разница вертикальных перемещений в середине плиты и на концах); контрольный прогиб ригеля 30 мм от первоначального положения; контрольная ширина раскрытия трещин 0,25 мм.
Характер напряженно-деформированного состояния фрагмента сборно-монолитного перекрытия при испытании контролировали механическими приборами: деформации бетона на стыке многопустотных плиты с монолитным ригелем замеряли семью тензометрами Аистова 6ПАО на базе 100 мм; продольные и поперечные деформации монолитного ригеля и многопустотной плиты - семью индикаторами часового типа ИЧ-10 на базе 500 мм; прогибы многопустотных плит и монолитного ригеля - пятью прогибомерами Максимова (ПМ) часового типа с ценой деления 0,1 мм; ширину раскрытия трещин - переносным микроскопом МПБ-2 с ценой деления 0,05 мм. Измерительные приборы размещали согласно схеме расстановки приборов (рис. 2).
Контроль появления трещин в элементах каркаса и их узловых сопряжениях осуществляли визуально. При визуальном освидетельствовании конструкций каркаса до испытаний дефектов и повреждений, влияющих на несущую способность перекрытия, в элементах каркаса обнаружено не было.
По достижении контрольной нагрузки прогибы и величины раскрытия трещин составили: в ригеле по 3с (точка П1, рис. 2) - 2,9 мм; в плите по оси 4с (точка П2, рис. 2) - 4,1 мм; в плите в пролете по осям 2с-3с - 2 мм. Ширина раскрытия трещин при нагрузке, равной контрольной, в зоне стыка не превысила 0,05 мм, в ригеле и плите трещин обнаружено не было.
Таким образом, в результате испытаний было установлено, что фактические прогибы = 2-4,1 мм) значительно меньше нормативного и проектного значений (30 мм) согласно СП20.13330.2011 «Нагрузки и воздействия». Максимальный прогиб в плите составил 4,1 мм, что более чем в четыре раза меньше контрольного значения, установленного проектом (17,8 мм). Величина прогиба в незагруженных плитах составила 1 мм (точки 4, 5, рис. 1), что свидетельствует о перераспределении усилий между элементами сборно-монолитного перекрытия и включении в работу менее загруженных элементов.
При действии на перекрытие контрольной нагрузки, составляющей 78% расчетной, наибольшие относительные деформации растянутого бетона, обнаруженные на стыке монолитного ригеля с многопустотной плитой, составили 2,9Х10-5, что в восемь раз меньше предельных деформаций бетона при растяжении 24Х10-5, приведенных в СП 52-101-2003 «Бетонные и железобетонные конструкции без предварительного напряжения арматуры», что указывает на значительный запас несущей способности сборно-монолитного перекрытия.
По данным тензометров, на стыке многопустотной плиты с ригелем в верхней зоне возникают растягивающие напряжения, в нижней - сжимающие. Данный факт объясняется тем, что благодаря усилению шпоночного стыка арматурными каркасами, верхние продольные стержни которых
воспринимают опорный момент, а нижние препятствуют удлинению плиты при изгибе, конструкция перекрытия включается в работу на изгиб и в направлении работы плиты. Это приводит к тому, что сборно-монолитное перекрытие работает как неразрезная система в двух направлениях: в направлении монолитных ригелей и в направлении многопустотных плит.
По результатам проведенных натурных испытаний были сделаны следующие выводы: жесткость и трещи-ностойкость фрагмента сборно-монолитного перекрытия с новым вариантом шпоночного стыка удовлетворяет требованиям, предъявляемым к конструкциям данного типа; при нагрузке, не превышающей расчетную, элементы сборно-монолитного перекрытия работают совместно и перераспределяют усилия между собой, включая в работу менее загруженные конструкции; в направлении сборных плит сборно-монолитное перекрытие работает как неразрезная статически неопределимая система; результаты испытаний показали эффективность предлагаемого стыка, используемого в сборно-монолитных перекрытиях с пустотными плитами.
Список литературы
1. Мордич А.И. и др. Новая универсальная каркасная система многоэтажных зданий // Бетон и железобе-тон.1999. № 1. С. 2-4.
2. Патент на полезную модель 41752. Каркас многоэтажного здания / В.А. Базхарев // Опубл. 10.11.2004.
ш
SOCHÍ
В U11. D
-SafiiS
йДв
щ
¡I ■ ■
24 - 27 ОКТЯБРЯ 2012, г, СОЧИ Павильоны у Морпорта
SOCHI Щ BU ILD
XII МЕЖДУНАРОДНЫЙ СТРОИТРЛЬН h! .■ ФОРУМ *
о
ЕЬ
о
л
АИИШМА. (IHlHlülLffÉÜ blIAJUlTLl "U14L1K*
сгстпчтл ОЬЫ*™ -
IVÜHIUIQtaAW^ trrtHflJitEiD L4_HAUJbhf*<L
КЛНМАТНЧСКИ! (ЧСПМЫ ТЕПЛО-. ГА50-. ЮДКНАБМСНИГ jNtrfijuiAbMCEKim и fntmrtWjirtetA
ОТОЙСПСИТННИРШ TWHÍIO
3*(T¡Pb[FA ллвд* ЭШНИЛ1* 1ЕЮПА(ИйгТЬ
При поддери*«; ^ Выстасючная компания
"Сочи-ЗкСПб ТПП г. Сачй»
Тея./фак(: (862) Z64-87-Q0, 264-23-33, 26Ji-7s-ssr {ищ e-mail: m. I epi ко va ^ sochi-txpo.ru Aww. íüt hi -expo. Ги
