Введение к работе
Актуальность темы
Сборно-монолитные перекрытия с применением мелкоштучных элементов в настоящее время являются перспективными решениями как в новом строительстве, так и в реконструкции благодаря сниженным затратам энергетических и материальных ресурсов, возможности возведения в стесненных условиях, силами малых и средних строительных организаций. Однако применяемые в отечественном и зарубежном строительстве сборно-монолитные системы на основе мелкоштучных элементов «ручного веса» не позволяют перекрывать пролеты увеличенной длины. Локальное предварительное напряжение открыло возможность решения данной проблемы, но в случаях необходимости перекрытия помещений с пролетами увеличенной длины в двух направлениях разработанные на его основе балочные системы недостаточно эффективны. В то же время при реконструкции старой, особенно дореволюционной, застройки, строительстве объектов соцкультбыта, комфортного жилья и др. проблемы перекрытия помещений с пролетами увеличенной длины в двух направлениях постоянно возникают, что предопределяет необходимость проведения исследований и разработок по созданию сборно-монолитных перекрытий с применением локального предварительного напряжения и мелкоштучньгх элементов «ручного веса», конструктивные решения которых формировались бы так, чтобы эффективно использовалась их работа в обоих направлениях по схемам плит, различным образом опертых по контуру.
Выбранное направление исследований связано с основной научно-исследовательской тематикой кафедры железобетонных и каменных конструкций ХГТУСА по разработке энергосберегающих конструктивных решений в строительстве и реконструкции зданий и сооружений, а также по разработке проекта Государственных норм Украины по реконструкции «ДБН. Ремонт та підсилення несучих конструкцій промислових будівель та споруд, що експлуатуються (реконструюються)", раздел "Кам'яні та армокам'яні конструкції".
Цель работы - создание сборно-монолитных опертых по контуру плит перекрытий увеличенных пролетов в двух направлениях с подкреплением смешанного типа и разработка методики их расчета с учетом особенностей деформирования.
Задачи исследования:
1. Разработать конструкцию сборно-монолитных опертых по контуру плит перекрытий на основе сочетания локально предварительно напряженных и мелкоштучных элементов «ручного веса».
-
Теоретически и экспериментально исследовать работу узла сопряжения подкрепляющих монолитных и сборных балок двух направлений, определить принципы его конструирования.
-
Разработать методику расчета опертых по контуру плит перекрытий с подкреплением смешанного типа с учетом особенностей деформирования.
-
Экспериментально исследовать закономерности деформирования и разрушения предложенной локально предварительно напряженной подкрепленной сборно-монолитной плиты, опертой по контуру.
-
Сопоставить результаты расчета плиты по разработанной методике с данными, полученными в экспериментальных исследованиях.
-
Исследовать влияние соотношения параметров подкрепляющих балок на работу плиты в целом и сформировать принципы ее рационального конструирования.
7. Определить области эффективного применения разработанных
конструкций.
8. Внедрить результаты настоящей работы.
Методы исследования. Направленное формирование и теоретические исследования конструкций перекрытия и его элементов с построением методик их расчета; экспериментальное изучение их работы, анализ и сопоставление результатов экспериментов и расчетов по разработанным методикам.
Научную новизну работы составляют:
предложенные принципы формирования сборно-монолитных опертых по контуру плит перекрытий из мелкоштучных и монолитных локально предварительно напряженных элементов;
экспериментально установленные закономерности работы сборно-монолитных перекрытий с подкреплением смешанного типа;
результаты экспериментально-теоретических исследований узлов сопряжений сборных и монолитных подкрепляющих балок;
методика расчета опертых по контуру плит, подкрепленных ортогональной системой перекрестных предварительно напряженных и обычных балок.
Практическая значимость диссертационной работы состоит в том, что предложенные конструкции сборно-монолитных опертых по контуру плит с подкреплением смешанного типа и разработанная методика их расчета открывают возможность в новом строительстве и реконструкции перекрывать помещения с увеличенными пролетами в двух направлениях при минимальном использовании опалубки, сниженных затратах энергетических и материальных ресурсов, без применения монтажных кранов и привлечения предприятий стройиндустрии.
Результаты работы внедрены в ЗАО «Витязь», где освоен выпуск мелкоштучных элементов для предложенных сборно-монолитных перекрытий; в проекте нормативного документа Украины «ДБН. Ремонт та підсилення несучих будівельних конструкцій та основ промислових будівель та споруд, що експлуатуються (реконструюються)».
Личный вклад :
разработана конструкция опертой по контуру плиты перекрытия с ортогональной системой перекрестных обычных и локально предварительно напряженных балок;
предложена методика расчета узла сопряжения сборных и монолитных балок и исследовано возникающее в нем напряженное состояние, даны рекомендации по его контурированию;
выполнены экспериментальные исследования работы узла сопряжения сборных и монолитных подкрепляющих балок, сопоставлены данные, полученные расчетным путем и экспериментально;
разработана методика расчета опертой по контуру плиты с подкреплением смешанного типа с учетом физической нелинейности и работы бетона в условиях двухосного напряженного состояния;
на крупноразмерной модели предложенного перекрытия экспериментально исследованы закономерности его деформирования на различных стадиях нагружения, включая стадию разрушения; сопоставлены результаты экспериментов с данными, полученными расчетом по разработанной методике;
осуществлено внедрение результатов диссертационной работы.
Апробация работы. Основные положения и результаты выполненных исследований и разработок были представлены и обсуждены на Международной конференции «Промышленность стройматериалов и стройин-дустрия, энерго- и ресурсосбережение в условиях рыночных отношений» (Белгород, 1997 г.), 3-й международной конференции «Сталежелезобе-тонные конструкции: исследования, проектирование, строительство, эксплуатация» (Кривой Рог, 1998 г.); научных конференциях ХГТУСА 1998 -1999 гг.
Публикации. Основные положения диссертации и результаты исследований опубликованы в 11 печатных работах.
Объем диссертации и ее структура. Диссертация состоит из вступления, 6 разделов, заключения и приложения. Полный объем диссертации 204 страницы, в том числе: 136 стр. машинописного текста, 2 таблиці, 92 рисунка, использованных в работе литературных источников 149, 1 стр. приложения.