Совместное деформирование железобетонной ребристой неразрезной плитной системы и стропильных конструкций в покрытии промышленного здания

• Автор: Козелков, Михаил Михайлович
• Шифр специальности: 05.23.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2002
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 266 с. : ил

Введение
В настоящее время в практике строительства широкое применение находят статически неопределимые конструкции, в частности, элементы диска покрытия. Конструкции зданий и сооружений, выполненные с учтом статической неопределимости, выгодно отличаются от статически определимых конструкций снижением материаломкости, трудомкости при их изготовлении и монтаже. Укрупнение и оптимизация элементов диска покрытия промышленных зданий и сооружений способствуют индустриализации строительства и, в конечном счте, уменьшению капитальных вложений в основные фонды предприятий различных форм собственности, что способствует облегчению экономической ситуации предприятия.
К сегодняшнему дню разработана большая теоретическая база, позволяющая интенсивней внедрять в практику проектирования и строительства промышленных объектов различные конструкторские решения, связанные с использованием статической неопределимости. Так, в ГПИ Промстройпроект Госстроя СССР, совместно с МЙСИ им. В. В. Куйбышева, разработана конструкция железобетонной сборной неразрезной предварительно напряженной ребристой плиты покрытия мПобразного поперечного сечения размером 3x, 3x и 3x м для шага стропильных конструкций 6 и метров. В то же время в практике строительства широко применяются стропильные конструкции пролтами , и более метров. Таким образом, к настоящему моменту выполнено большое количество исследований, связанных с разработкой консфуктивных элементов диска покрытия промышленного здания, использующих статическую неопределимость.
Покрытие, возводимое с использованием ребристых неразрезных плит Побразного поперечного сечения, представляет собой сложную просфанственнодеформируемую систему, в которой между плитой
покрытия и стропильной конструкцией возникают сдвигающие усилия. Кроме того, на деформативность системы покрытия влияет конструкция узлов сопряжения элементов покрытия между собой. Кроме исследований и разработки собственно конструкций покрытия, необходимо определить деформативные свойства узловых и стыковых соединений конструкций покрытия для достоверной оценки напряжннодеформированного состояния диска покрытия. Данному вопросу были посвящены работы ,,. Кроме того, в 6 была проработана конструкция закладных деталей элементов диска покрытия. Конструкция стыковых соединений в покрытии промышленного здания зависит от внешней нагрузки, то есть от района строительства и целевого назначения возводимого сооружения. В то же время нельзя забывать об унификации элементов стыка. Поэтому существенным фактором, оказывающим влияние на проектирование конструкций и узлов покрытия, является география строительства.
Таким образом, при всм количестве работ, посвящнных напряжннодеформированному состоянию отдельно взятых конструкций покрытия, следует признать, что изучение работы диска покрытия в целом, т. е. как совокупности конструктивных элементов, взаимно влияющих друг на друга, ещ не закончено. Также недостаточно проработаны вопросы, связанные с исследованием деформативных свойств современных эффективных конструкций покрытия промышленного здания с учтом образования трещин при действии эксплуатационных нагрузок.
Кроме того, недостаточное внимание, к настоящему моменту, было уделено изучению влияния положения плиты покрытия в составе диска покрытия на е напряжннодеформированное состояние, поскольку в реальных условиях строительства нет возможности обеспечить всем плитам без исключения равные условия эксплуатации.
Также следует отметить, что современная вычислительная техника и программное обеспечение позволяет, в отличие от недалкого прошлого, производить математически громоздкие, сложные итерационные расчты,
которые, однако, обеспечивают максимально полное приближение теоретических данных к действительной работе конструкции. Поэтому данная работа предполагает широкое использование вычислительной техники.

Актуальность

Проведенные исследования работы диска покрытия при горизонтальном воздействии показали, что неразрезные плиты покрытия, стыкуемые по длине между собой, являются более эффективными по сравнению с плитами, рассчитанными по двухпролтной схеме. Так конструющя ребристой плиты в процессе совершенствования прошла путь от обычной напряженной, размером 1,5x6 м, до экономичных и индустриальных конструкций размером 3x м и более. Плита покрытия размером в плане 3x м представлена на рис. Таким образом, техническое решение неразрезных сборных предварительно напряжнных ребристых плит покрытия является прогрессивным, поскольку отвечает требованиям экономии материалов при одновременном снижении трудозатраг на производство и монтаж. Опалубочные размеры плит приняты обоснованно и обеспечивают возможность проектировать конструкцию под широкий диапазон внешней нагрузки при различных схемах армирования продольных рбер с соблюдением требований норм по первой и второй группам предельных состояний. Первые исследования конструкций диска покрытия, выполненных по неразрезной схеме, а также разработка методов оценки напряжннодеформированного состояния элементов покрытия, были выполнены Запягером Р. Пастернаком П. Л.8, Гийоном И. Покрытия и перекрытия выполнялись тогда монолитными. Залигер Р. Гийон И. П. Л. Расчт статически неопределимых конструкций, к которым относятся и конструкции покрытия, выполненные по неразрезной схеме, с использованием метода предельного равновесия впервые применили Ингерслев 9 и Иогансен 0. Приблизительно в это же время начались исследования перераспределения усилий в статически неопределимых системах. Так В. X. Гленвилем и Ф. Дж. Томасом 8 были проведены экспериментальные исследования работы 6 двухпролетных неразрезных балок и Побразных рам. Целью эксперимента стало определение усилий, возникающих изза неупругой работы бетона. В результате оказалось, что во всех балках и рамах, имеющих переармированные сечения, произошло существенное перераспределение усилий вследствие пластических деформаций бетона сжатой зоны. Использованный в опытах бетон балок и рам имел низкую прочность. Для подтверждения или опровержения гипотезы о том, что перераспределение усилий происходит вследствие проявления пластических деформаций растянутой арматуры, Мурашовым В. И. и Котеликовым И. Н. 5 были проведены экспериментальные исследования. Авторы испытали шесть трехпролтных железобетонных балок. Было отмечено отличие распределения действительных моментов от распределения но расчету как упругой системы, что объясняли неупругими деформациями арматуры. А. С. Щепотьевым и В. С. Булгаковым 2 были доведены до разрушения железобетонные неразрезные трхпролтные балки таврового сечения и двухпролтные неразрезные рамы. Целыо эксперимента была проверка теоретического расчта статически неопределимых систем. Опытные данные позволили сделать вывод о неточности теоретических предположений. Так, после образования трещин в стойках рам, опытное распределение усилий отличалось от теоретического на . Исследователи объяснили такие результаты влиянием образования трещин в статически неопределимых железо бетонных конструкциях. В работе С. М. Крыловым и С. М. Икрамовым были испытаны статически неопределимые балки на действие разрушающей нагрузки. Армирование балок осуществлялось арматурой периодического профиля, холодносплющенпой. В результате испытаний было установлено, что разрушение балок происходило вследствие разрыва арматуры в опорных сечениях. При этом наблюдаемые деформации были относительно невелики. Резюмируя проведнное исследование, авторы предложили ограничивать максимальный процент армирования конструкций, в которых наблюдается перераспределение усилий. Авторы впервые произвели расчт неразрезных железобетонных балок по формулам строительной механики с использованием экспериментальных жесткостей. Ю. В. Зайцев и С. М. Крылов. Красовская Т. А. показала возможность введения аналогичных поправочных коэффициентов и при расчете рам. Маилян Л. Козачевский А. И. предложил способ расчета статически неопределимых балок и регулярных рам, базирующийся на итерационном методе уточнения жесткостей конструкций при условии образования трещин. В основе метода лежали обширные экспериментальные данные. А. Е.