Введение к работе
Актуальность работы. Сборные железобетонные перекрытия являются металлоемкими строительными конструкциями в жилых зданиях. В стране ежегодно возводятся жилне дома площадью более 70 млн. vr и, следовательно, выпускается такое же количество перекрытий. Поэтому проблема экономии металла в плитах перекрытий является актуальной. Не менее ваішой является задача сокращения трудозатрат при изготовлении плит перекрытий.
Одним из направлений решения задачи следует считать дальнейшее совершенствование методов расчета и конструирования опертых по контуру плит перекрытий крупнопанельных жилых зданий.
В большинстве крупнопанельных домов, имевщих конструктивную систему с несущими поперечными и продольными стенами (серии 90, 91, 97, 121 и др.), применяются перекрытия размером на комнату или пол-комнаты. Наиболее распространены здания с малым шагом поперечных несущих стен и перекрытиями, опертыми по контуру.
Железобетонные сплошные плиты перекрытий жилых зданий, опертые по контуру, армируют, как правило, сварными сетками, в которых применяется обычно сталь малых диаметров: 6-8 мм в коротком и 4-5 мм в длинном направлении. При этом шаги стержней регламентированы СНиП 2.03.01-84 "Бетонные и железобетонные конструкции. Нормы проектирования'.' и ограничены 200 мм и 1,5 толщинами плиты.
В настоящее время на многих предприятиях КПД имеют место неритмичные поставки арматурной стали малых диаметров, и в связи с этим заменяют их стержнями больших диаметров, например, 10 мм и более. При указанных вше ограничениях СНиП по величине шагов арматуры такая замена приводит к необоснованному перерасходу стали.
Существовавшими до настоящего времени методами расчета нельзя было учесть выгоду концентрации арматуры на различных участках по площади плиты. Разработанные в ЦНИИЗП жилища предложения по новым методам расчета плит с учетом пространственной работы позволяют эффективнее использовать арматуру
как при равномерном армировании, так и в еще большей степени при концентрации ее расположения в наиболее напряженных сечениях. Согласно теории выгодной является концентрация арматуры у центра плит, опертых по контуру, и у свободного края плит, опертых по трем сторонам. На других участках плит арматура устанавливается соответственно с разрежением.
В нашей стране и за рубежом был проведен ряд исследований по выявлению эффекта концентрации и разрежения арматуры на различных участках плит, опертых по контуру. Однако результаты этих исследований нельзя признать исчерпывающими, поскольку размеры, толщины, конфигурация опытных образцов в большинстве случаев были далеки от соответствующих параметров плит, применяемых для перекрытий жилых зданий массовых серий. Кроме того, в одних случаях результаты опытов не увязывались с современными методами оценок прочности плит по деформированной схеме с учетом их пространственной работы, в других - было испытано слишком малое количество опытных образцов, отсутствовали рекомендации по конструированию.
Актуальность диссертационной работы заключается в необходимости совершенствования методов расчета и конструирования опертых по контуру сплошных плит перекрытий крупнопанельных жилых зданий с концентрацией арматуры у центра и разрежением по краям и с увеличенными шагами и диаметрами стержней по всему пролету, внедрение которых в практику строительства к проектирования дает значительный экономический эффект.
Целью работы является изучение елиянпя на прочность и деформативность опертых по контуру плит перекрытий концентрированного и разреженного армирования и увеличения расстояний между стержнями при равномерном армировании, выявление особенностей их статической ргботн, совершенствование методов расчета и снижение металлоемкости плит.
На защиту выносятся следующие основные научные результаты:
- оценка несущей способности опертых по контуру плит по деформированной схеме метода предельного равновесия; рас-
четная схема, включающая треугольную форму сжатой зоны и наклонные основания на угловых линиях излома; определение прогиба плит толщиной 10 - 16 см в предельном состоянии по уточненной формуле с введением эмпирического поправочного коэффициента К=0,7; предельные значения поперечной силн при нарушении сцепления арматуры с бетоном, соответствующие величинам диаметров стержней и шагов между ними;
- предложения по увеличению шагов стержней в сплошных плитах, опертых по контуру, до 80-90 см и уменьшению длины заведения арматуры за грань опоры до (3 + 4) Си при использовании стержней і 10-12 мм; концентрации арматуры короткого напрйвления у центра опертых по контуру плит с коэффициентом концентрации (Ус =2; применению стержней і 6 мм класса Ат-1Ус с более высокими прочностными характеристиками при разреженном армировании.
Достоверность полученных результатов обеспечена экспериментальными и расчетно-теоретическими исследованиями опертых по контуру сплошных плит перекрытий в натуральную величину и уменьшенных размеров, а также балочных фрагментов.
Научная новизна работы заключается в установлении зависимости прочности и деформатиЕности опертых по контуру плит от концентрации арматуры у центра и разрежения у краев, характеризующихся пластическим разрушением; определении расчетной схемы для оценки прочности; выявлении зависимости поперечной силы, характеризуемой нарушением анкеровки арматуры у опор, от величины диаметров стержней и шагов между ними; установлении границы концентрации арматуры у центра и разрежения по краям.
Практическое значение работы заключается в обеспечении в заводских условиях для опертых по контуру плит перекрытий взаимозаменяемости армртурн малых диаметров 6-8 мм на большие 10-12 мм, позволяющей при обоснованно": эквивалентно": замене исключить перерасход стали до 30^. Использование концентрации арматуры у центра и. разрежения у краев в таких плитах снижает расход рабочей арматуры до 4-9/2.
Внедрение результатов исследований осуществлено в 1992г.. в Жуковском ДСК при строительстве жилых до:.:ов серии 121 и на Тверском ПС0 КПД при строительстве жилых домов зонально": серии с общим годовым объемом производства 270 тыс.кг, где
получено снижение расхода рабочей арматуры до 0,9 кг/»г.
Апробация работы. Основные положения диссертации доложены на научно-технической конференции "Рынок и проблемы развития науки и техники Казахстана", Москва, 1992г., на научно-технической конференции "Вопросы совершенствования строительства",Владикавказ, 1992г., на заседании отдела конструктивных элементов жилых зданий ЦЕИИЩ килиср в 1992г., на заседании секции конструкций НТО ЦНИИ2П жилища в 1993г.
По теме диссертации опубликовано 6 печатных работ.
Объем и структура диссертации. Диссертация состоит из введения, пяти глав, общих выводов и рекомендаций, списка литературы из 98 наименований и приложения, содержит страниц текста, 19 таблиц, 31 рисунков. Общий объем страниц.
Работа выполнена в отделе конструктивных элементов жилых зданий ЦНИИЗІ жилища под руководством д.т.н. В.С.Зырянова по темам ОНИР 4-7479, 4-7583.
