Экспериментальные исследования взаимодействия настила с балочными ригелями сборного перекрытия

Взаимодействие настила с банками перекрытия изучали опытным путем на моделях и в натурных условиях. Постановка эксперимента на простых моделях из упругих материалов потребовалась в первую очередь для проверки отдельных положений расчетной методики. В работе [57] описано решение задачи о давлении сборного настила на балки, полученное при испытании модели перекрытия из оргстекла. Выбор опытной конструкции определялся особенностями измерительного устройства с применением миниатюрных тензоупругих элементов консольного типа.

По аналогичной модели исследовали совместную работу элементов сборного перекрытия с определением степени разгружающего влияния настила на ригель, имеющий уширение внизу. Модель представляла собой фрагмент перекрытия из двух ячеек общим размером 120x60 см (рис. 49).

Элементы модели перекрытия были изготовлены из оргстекла с соблюдением геометрического подобия основных размеров типовых конструкций серии ИИ 04. Плиты сплошного сечения свободно опирались на уширения ригелей. Связь плит между собой осуществляли с помощью соединений, имитирующих линейные шарниры.

Модель перекрытия из оргстекла

Рис. 49. Модель перекрытия из оргстекла

Эксперимент проведен в несколько этапов, на каждом из которых выявляли влияние плит перекрытия на прогибы ригелей, в зависимости от места опирания плит и расположения межплитиых связей по высоте. Загружали опытное перекрытие через плиты ступенями условной равномерно распределенной нагрузкой. Результаты испытаний - усредненные прогибы ригелей за одну ступень загружения - сравнивали с расчетными значениями, определенными без учета влияния настила. Все данные помещены в табл. 13.

Таблица 13

Результаты исследования разгружающего влияния настила на ригели в упругих моделях

Схема загружения среднего ригеля

Опытный прогиб, мм

Расчетная схема

Расчетный прогиб, мм

Степень разгружения, %

а. _С

  • 0,406
  • 0,539

ГГГ}

  • 0,441
  • 0,574
  • 7,9
  • 6,1

0,500

0,574

12,9

0,488

Н

0,574

15,0

В результате анализа опытных данных сделаны следующие выводы:

  • - сборный настил с межплитными связями в виде линейных шарниров разгружает ригели даже при свободном опирании на них; чем больше плит объединены между собой, тем заметнее их влияние на ригели;
  • - эффективность взаимодействия совместной работы настила с ригелями увеличивается при повышении уровня расположения межплитных связей от плоскости опирания.

С целью максимального приближения к реальным условиям взаимодействия сборных железобетонных элементов проводили испытания фрагментов перекрытий из типовых изделий серии ИИ 04. В лабораторных условиях из двух ригелей PH 72-57, двух связевых плит ПК 8-5 8-12а и четырех рядовых плит Т1К 8-58-12 смонтировали фрагмент перекрытия в виде ячейки с размерами в осях колонн 6^6 м (рис. 50).

Опытный фрагмент перекрытия

Рис. 50. Опытный фрагмент перекрытия

Стыки ригелей выполнены в соответствии с рабочими чертежами на сварке. Рядовые плиты, изготовленные на заводе в одну рабочую смену из бетона приблизительно одинакового качества, опирали на уширения ригелей по слою раствора. Соединения между плитами выполняли поэтапно в соответствии с программой исследования.

Испытания проводили в четыре этапа, на каждом из которых перекрытие загружали равномерно распределенной нагрузкой ступенями до нормативной величины. В качестве грузов использовали бетонные блоки массой 250 кг.

На каждом этапе индикаторами часового типа измеряли прогибы ригелей.

На первом этапе испытания с целью исключения взаимодействия плит швы между ними не замоноличивали, как это требуется по проекту. На втором этапе были замоноличены швы между рядовыми, а на третьем - между рядовыми и связевыми плитами. Четвертый этап повторял третий. Программа испытаний предусматривала сравнение влияния настила и отдельно работающих плит на прогибы ригелей.

После четырех циклов загружения и разгрузки все плиты во фрагменте были заменены. Тем самым был смонтирован новый фрагмент перекрытия, в котором до первого загружения выполнили все необходимые соединения. Этот фрагмент испытали за один этап (этап 5) продолжительного загружения нормативной нагрузкой.

Испытания подтвердили эффективное включение настила в совместную работу с ригелями. Степень влияния настила определяли из отношения прогибов ригелей на 2 - 5-м этапах к прогибам 1-го этапа испытаний.

В табл. 14 приведены усредненные результаты измерения прогибов двух ригелей по этапам испытания.

Таблица 14

Результаты испытания фрагментов перекрытия 6x6 м

из типовых изделий

Ступень нагрузки

Максимальные прогибы ригелей, мм / степень разгружения, %

1 этап

2 этап

3 этап

4 этап

5 этап

1

0,83

0,64/23

0,78/6

0,75/10

0,39/58

2

1,76

1,27/28

1,53/13

1,49/15

0,89/50

3

2,27

1,69/26

1,89/17

1,93/15

1,15/49

4

3,25

2,44/25

2,60/20

2,62/19

1,83/44

5

4,23

3,29/22

3,27/23

3,22/24

2,51/41

Анализ результатов испытаний показал, что при первом загруже-нии опытного перекрытия с замоноличенными швами (2-й этап) степень включения настила в совместную работу с ригелями на разных уровнях напряженного состояния примерно одинакова. При повторных загруже-ниях (3-й, 4-й этапы) эффективность взаимодействия сначала снижается, однако при максимальной нагрузке степень влияния настила на ригель стабилизируется.

Следует отметить, что при повторных загружениях перекрытия новые трещины в ригелях не появлялись, поэтому их деформации были практически упругими (рис. 51). Большую разницу результатов испытания 5-го этапа с предыдущими можно объяснить влиянием необмятых швов и повышенного сцепления элементов настила с ригелями, которые имеют место при первом загружении. Этот эффект снижается при увеличении нагрузки.

График прогибов ригеля по этапам испытания фрагмента перекрытия 6x6 м

Рис. 51. График прогибов ригеля по этапам испытания фрагмента перекрытия 6x6 м:

1-й этан-------- ; 2-й этап..............; 3-й этап-------------

Особенностью описанного эксперимента является сложная работа односторонне загруженных ригелей на изгиб с кручением. В процессе эксперимента обнаружено также распорное влияние настила на ригели, вследствие которого ригели работали на изгиб в горизонтальном направлении. Такое воздействие при проектировании ригелей никогда не учитывалось.

Чтобы исключить неопределенность влияния отмеченных факторов, проводили испытания фрагментов перекрытий с двусторонним загруженном ригелей (рис. 52). Параллельно с испытанием таких ригелей до разрушения в составе перекрытия загружали отдельно стоящий близнец по независимой от настила схеме. Подробно этот эксперимент описан в работах [91, 94]. При выполнении связей различными способами прогибы среднего ригеля в перекрытии оказались на 17 - 27% меньше, чем при испытании по независимой схеме. Практически такова же (15 - 30%) эффективность влияния настила на прочность ригеля. Максимальный эффект получен при замоноличивании межплитных швов пескобетоном В20, минимальный - раствором М50.

При исследовании совместной работы элементов железобетонных конструкций особое внимание уделяют усилиям взаимодействия, которые обеспечиваются трением. Поскольку разброс опытных данных, полученных в разное время и разными методами, весьма велик, были выполнены специальные исследования по оценке сил трения в зависимости от разных факторов: величины и равномерности распределения нормального давления, наличия или отсутствия растворного слоя, а также прочности и условий твердения раствора.

График опытных (-----) и расчетных (........) прогибов ригеля

Рис. 52. График опытных (-----) и расчетных (........) прогибов ригеля:

отдельно стоящего (й) и в системе перекрытия (б)

Опытная величина нормального давления соответствовала унифицированным нагрузкам на перекрытия многоэтажных зданий от 0,5 до 1,5 МПа. Неравномерность распределения давления может возникать вследствие изменения его по глубине опирания плит на ригели, а также вдоль шва при совместном действии прижимающих и сдвигающих усилий. Твердение раствора в горизонтальном шве возможно под нагрузкой (от веса плит перекрытий) или при отсутствии её. Прижимающее и сдвигающее усилия передавались домкратами, величину усилий контролировали динамометрами и манометром. Деформации и перемещения измеряли индикаторами часового типа и сдвигомерами.

Эксперимент заключался в определении усилий и перемещений при относительном сдвиге бетонных образцов в виде призм размером 15x15x60 см по схеме (рис. 53). Контакт призм осуществлялся насухо или через слой раствора толщиной 10 мм прочностью от 5 до 20 МПа.

Схема испытания на сдвиг

Рис. 53. Схема испытания на сдвиг

Для испытаний была разработано специальное устройство с обеспечением плавной передачи и центрирования прижимающей и сдвигающей нагрузок с контролем их величины и перемещений. Устройство позволяло испытывать контактный шов также на сжатие без сдвига.

Шов между образцами толщиной 10 мм заполняли пескобетоиом марок от Ml5 до Ml50, часто применяемых в строительстве. Испытывали модели 3 серий с прижимающими нагрузками 0,5, 1 и 1,5 МПа. В каждой серии контактные слои выполняли «насухо» и из пескобстона прочностью на сжатие 5, 10 и 20 МПа. Испытания со швами, заполненными пес-кобетоном, проводили на парах моделей: с твердением под пригрузом и без него. Пригруз обеспечивал давление около 0,1 МПа. Прочность пескобетоиа контролировали испытаниями контрольных кубиков.

В процессе испытания сначала передавали вертикальную нагрузку ступенями с контролем деформаций сжатия и сдвига. Горизонтальное усилие передавали также ступенями вплоть до сдвига с фиксацией максимального усилия в момент сдвига. Процесс достижения сдвига в каждом испытании повторяли 3-4 раза.

Получены следующие результаты:

- при действии сдвигающей нагрузки деформации сдвига в «сухих» стыках имеют специфический характер: вначале наблюдается рост практически упругих деформаций до 0,1 - 0,5 мм (максимальное значение при отсутствии прижимающей нагрузки) с достижением максимального значения силы сцепления, после преодоления сил сцепления действуют силы трения скольжения, которые постепенно снижаются до минимального значения;

  • - силы сцепления в «мокрых» стыках увеличиваются пропорционально прочности пескобетона (при увеличении прочности от 2 до 14 МПа с коэффициентом пропорциональности 0,08 силы сцепления увеличились почти в 2 раза) и наличия пригруза при твердении (при отсутствии пригруза силы сцепления меньше на 20 - 30%);
  • - во всех испытаниях коэффициент трения скольжения бетона по бетону к = 0,65 - 0,85;
  • - неравномерность распределения напряжений сжатия практически не влияет на величину коэффициента трения;
  • - при увеличении напряжений обжатия с 0,5 до 1,5 МПа коэффициент трения уменьшается на 15%;
  • - силы трения снижаются по мере увеличения пути скольжения, максимальное снижение имеет место при перемещении 5-10 мм.

Результаты испытаний образцов требуют проверки на натурных конструкциях в условиях, максимально приближенных к действительным. Поэтому были проведены экспериментальные исследования де-формативности и прочности стыкового соединения настила с ригелем на фрагментах перекрытия из реальных конструкций. Кроме задач, решенных при испытании образцов, выявляли влияние деформаций изгиба ригеля и плит настила.

Испытательный стенд представлял собой фрагмент перекрытия из двух ячеек 6x6 м, собранный из круглопустотных плит, опирающихся на уширения ригелей серии ИИ 04 через слой пескобетона толщиной 10 мм. Прочность пескобетона контролировали испытанием кубиков. Твердение пескобетона происходило под нагрузкой от веса плит. Деформации и перемещения измеряли тензометрами. Прижимающую и сдвигающую нагрузки ступенями передавали гидравлическими домкратами.

По результатам испытаний сделаны следующие выводы;

  • - начальные силы сцепления на 5 - 10% превышают силы трения скольжения;
  • - изгибные деформации ригеля и плит практически не влияют на величину сил трения;
  • - при малых напряжениях обжатия (до 0,35 МПа) коэффициент трения не менее 1;
  • - средние значения сил трения в кН/м рекомендуется определять в зависимости от вертикальной нагрузки q по формуле т = 20,1 +0,468(7;
  • - применение выравнивающего слоя из пескобетона (раствора) повышенной прочности (не менее М200) улучшает работу соединения на сдвиг.

Эксперименты на фрагментах перекрытий серии ИИ 04 [95] и расчеты по методике [68] доказали существенное повышение жесткости и прочности ригелей, взаимодействующих с плитами настила. Реализация результатов исследований осуществлена при разработке ригелей со смешанным армированием серии I.020-I/83 для внедрения их в системе Главомскстроя. В ригелях со смешанным армированием напрягается только часть внешней высокопрочной арматуры класса Ат-V, остальные стержни обрываются в пролете. Кроме этого появляется возможность снизить класс бетона, поэтому ригели со смешанным армированием являются более экономичными по расходу стали и цемента, но менее жесткими конструкциями, чем типовые.

Жесткость, трещиностойкость и прочность ригелей со смешанным армированием проверяли при испытании натурного фрагмента перекрытия в СибАДИ.

В процессе исследования сравнивали результаты испытаний опытных ригелей в составе фрагмента перекрытия с данными, полученными при испытании отдельных ригелей. Наряду с загруженном перекрытия вертикальной нагрузкой к фрагменту прикладывали горизонтальные силы, растягивающие ригели и плиты в ортогональных направлениях. Тем самым имитировали усилия, возникающие в диске перекрытия при действии на каркас здания ветровой нагрузки.

Опытный фрагмент перекрытия состоял из трех ячеек (две ячейки 6x6 м и одна 6x3 м) с поперечным расположением ригелей (рис. 54).

Средние ригели фрагмента - двухполочные со смешанным армированием под нагрузку 70 кН/м (РДП 4.56-70 №1 и 2), крайние ненапряженные однополочные ригели под нагрузку 40 кН/м (РПО 4.56-40).

Следует отметить, что расчетное значение прогиба ригелей со смешанным армированием, определенное без учета влияния плит, на 20% превышало предельно допустимое.

Многопустотные плиты перекрытий по серии 1.041-2 для фрагмента приняты под большую расчетную нагрузку, чем ригели для того, чтобы в процессе испытаний в первую очередь разрушились ригели. В ячейках 6x6 м приняты плиты под нагрузку 13 кН/м2, в ячейке 6x3 м применены усиленные (по сравнению с серией) плиты под нагрузку 27 кН/м2 для обеспечения равенства суммарных вертикальных нагрузок в этих ячейках. Это необходимо для исключения кручения ригеля РДП 4.56-70 №1, находившегося между ячейками 6x6 и 6x3 м. Крайние плиты в ячейках - типовые связевые плиты половинной ширины. Конструкция шпоночного растворного соединения плит с ригелями была изменена (рис. 55), остальные соединения плит между собой и с ригелями осуществлялись в соответствии с типовыми решениями.

Шпоночные образования в соединении плит с ригелем

Рис. 55. Шпоночные образования в соединении плит с ригелем

Прочностные и деформативные характеристики раствора замоно-личивания бетона и арматуры конструкций соответствовали серии.

Ригели через шарниры и фторопластовые прокладки свободно опирали на стойки, раскрепленные в силовом полу, расстояние между опорными шарнирами каждого ригеля - 5,43 м. Под каждым ригелем устанавливали страховочные стойки с винтовыми насадками, позволяющими поддерживать при деформациях ригеля минимально необходимый зазор. На насадки укладывались фторопластовые пластинки для того, чтобы при разрушении одного из ригелей и контакте его со страховочными стойками имелась возможность для продолжения испытаний и обеспечивалась свобода горизонтальных деформаций.

Вертикальную нагрузку создавали равномерно по всему перекрытию шестью гидравлическими домкратами через систему распределительных траверс (рис. 56), контакт загрузочного устройства с плитами осуществляли через фторопластовые прокладки.

Общий вид фрагмента

Рис. 56. Общий вид фрагмента

Горизонтальные растягивающие силы создавали с помощью двенадцати домкратов, установленных на специальных площадках опорных стоек, и прикладывали к пластинам опорных закладных деталей ригелей.

Испытание фрагмента перекрытия проводили в три этапа. На первых двух этапах оценивали жесткости и трещиностойкости ригелей в первом и повторном загружениях. Перекрытие загружали вертикальной нагрузкой до значений на ригеле РДП 4.56-70 №2 соответственно 65,8 и 81,5 кН/м с последующей разгрузкой.

На первом этапе фрагмент перекрытия загружали также горизонтальными силами растяжения вдоль связевых плит нормативной величины 59 кН. На втором этапе эти усилия сочетали с растяжением каждого ригеля силами с расчетными значениями 72 и 45 кН.

На третьем этапе вертикальную нагрузку доводили до разрушения ригелей, причем усилия растяжения ригелей не превышали приведенных выше значений, а продольное растяжение фрагмента перекрытия доводили до расчетной величины 70 кН. Растягивающие силы увеличивали после выдержки фрагмента под вертикальной нагрузкой.

Прогибы ригелей во фрагменте измеряли в процессе сборки фрагмента и установки загрузочных устройств с целью фиксации начальных значений перед испытаниями.

Начальная нагрузка от массы плит и загрузочных устройств на ригели РДП 4.56-70 №1 и 2 составила, соответственно, 19,3 и 24,5 кН/м. Деформации сдвига между пластинами и ригелями, замеряемые в уровне приопорных шпоночных соединений, стали проявляться для ригеля №2 после нагрузки 31,2 кН/м; для ригеля №1 со стороны ячейки 6><6 м после 33,8 кН/м, а со стороны ячейки 6x3 м после 42,1 кН/м. При нагрузке 88 кН/м на средние ригели деформации сдвига шестиметровых плит достигли величины 0,6 мм, при этом трехметровые плиты переместились относительно ригеля №1 только на 0,35 мм. Дальнейшее загружение вызвало резкое увеличение сдвигов шестиметровых плит, максимальная величина которых при приближении к нагрузке 130 кН/м составила 4,4 мм. В то же время сдвиг трехметровых плит происходил более плавно, а деформации сдвига при приближении нагрузки к 130 кН/м достигли величины 1,2 мм. Такая особенность развития деформаций сдвига была вызвана большим изгибом плит в ячейках 6x6 м и соответственно раскрытием поверху вертикальных стыков между торцами плит и боковыми гранями ребер ригелей, при котором выступы растворного заполнения стыка выходили из шпоночных пазов ригелей и таким образом уменьшалась активная часть шпоночного соединения. И, если до нагрузки 88 кН/м на средние ригели можно предполагать совместное восприятие сдвигающих усилий неорганизованной (платформенным контактом) и организованной (шпоночным соединением) частями растворного стыка, то в дальнейшем сдвигающие усилия воспринимались практически только платформенным контактом. Это предположение подтверждается зафиксированными при нагрузке 81,5 кН/м на ригель №2 визуальными признаками начинающего скалывания шпоночного соединения, завершившегося при нагрузке 88 кН/м срезом части выступов растворного заполнения. Следует отметить, что при испытании фрагмента перекрытия с неорганизованным растворным стыком плит и ригелей [97] деформации сдвига начали проявляться сразу после нагружения и при практически равномерном увеличении достигли к концу испытания значения больше 3 мм.

При разгрузках фрагмента перекрытия наблюдались обратные (направлению деформаций при загружении) сдвиги плит относительно ригелей. При разгрузке после первого этапа загружения остаточные деформации сдвига составили 60 - 80% от полных значений, то при разгрузке после второго этапа они сократились до 40 - 50%. При выдержках перекрытия под вертикальной нагрузкой большим приращениям сдвиговых деформаций соответствовали большие приращения прогибов ригелей, причем нарастание прогибов за время выдержки замедлялось, и реакции на приложения растягивающих усилий к диску перекрытия практически не отмечено.

Крайний в ячейке 6x6 м ригель РОП 4.56-40 достиг предельного состояния по прочности нормальных сечений из-за текучести растянутой арматуры при нагрузке на него 58,9 кН/м и был перехвачен страховочными стойками. Дальнейшее повышение вертикальной нагрузки на фрагмент привело к достижению такого же предельного состояния крайним в ячейке 6x3 м однополочным ригелем при нагрузке на кого 64 кН/м. Предельные по прочности нормальных сечений нагрузки на ригели РДП 4.56-70 №2 и 1 составили соответственно 144 и 151,5 кН/м. Следует отметить, что прогибы плит в крайней ячейке 6x6 м к этому моменту на 50% превышали прогибы плит в средней ячейке фрагмента перекрытия. При демонтаже плит перекрытий фрагмента выявлено раздробление нижней части приопорных растворных шпоночных соединений ригелей с плитами, высота раздробленной части 4 - 5 см.

Испытание отдельных ригелей в количестве двух РДП 4.56-70 и одного РОП 4.56-40 проводилось в том же режиме загружения, что и загружения их аналогов во фрагменте перекрытия. Предельные по прочности нормальных сечений нагрузки для них составили, соответственно, 118,7 и 52,60 кН/м.

Сравнение изменений прогибов двухполочных ригелей, испытанных в составе фрагмента и отдельно, приведено на рис. 57, причем из данных, характеризующих поведение отдельных ригелей, выбраны ре-

Прогибы двухполочных ригелей во фрагменте

Рис. 57. Прогибы двухполочных ригелей во фрагменте: а - РДП 4.56-70 №1; б- РДП 4.56-70 №2 в сравнении с прогибами отдельного двухполочного ригеля - в

Идентичный характер имеет и сравнение прогибов однополочных ригелей. Начальные изломы графиков прогибов двухполочных ригелей, испытываемых в составе фрагмента, вызваны как переходом от первой стадии работы ригелей ко второй, так и длительностью (примерно 17 суток) действия нагрузки от массы плит перекрытий от момента их монтажа до набора определенной прочности раствора замоноличивания стыков между элементами фрагмента.

Анализ приращений прогибов ригелей при повторных загружениях показывает, что влияние настила остается существенным и в определенной мере это связано с отмеченными возвратными деформациями сдвига при разгрузках фрагмента (рис. 58). Большие остаточные деформации сдвига после первой разгрузки связаны с начальным обмятием шпоночных соединений и межплитных швов. Зависимость прогибов ригелей в перекрытии от податливости связей между ними и плитами настила, отмеченная в соответствии приращений прогибов приращениям деформацией сдвига при выдержках под нагрузкой, объясняет то, что приращения прогибов при выдержках отдельного ригеля под нагрузкой значительно ниже. Однако при этом затухающий характер нарастания прогибов ригелей во

Приращения прогибов двухполочных ригелей во фрагменте

Рис. 58. Приращения прогибов двухполочных ригелей во фрагменте:

7 - РДП 4.56 -70 №2; 2 - РДП 4.56-70 №1 и 3 - отдельного двухполочного ригеля при повторных загружениях;

а - первое загружение; б - второе загружение; в - третье загружение

На основании анализа результатов (табл. 15) экспериментальных исследований сделаны следующие выводы.

  • 1. Жесткость ригелей со смешанным армированием, работающих в составе перекрытия, удовлетворяет требованиям серии 1.020-1/83. Максимальная величина замеренного прогиба для двухполочных ригелей во фрагменте составила 79% контрольного по серии значения (11,7 мм), хотя для отдельного ригеля замеренный прогиб превысил контрольный на 17% , что соответствует расчетным данным.
  • 2. Влияние плит перекрытий оказалось в повышении прочности нормальных сечений двухполочных ригелей на 20%, однополочных -на 11%. Жесткость двухполочных ригелей увеличилась на 32%, однополочных - на 28% по сравнению с отдельными аналогами.
  • 3. Влияние настила на повышение трещиностойкости ригелей незначительно и находится в пределах 4 - 7%.
  • 4. Шпоночные растворные соединения плит и ригелей работают на восприятие сдвигающих усилий неполным расчетным сечением и могут учитываться только при расчетах ригелей по предельным состояниям второй группы.
  • 5. Повторное загружение и затухающий характер нарастания прогибов ригелей при выдержках под нагрузкой показали стабильность разгружающего влияния плит настила и достаточную надежность растворных связей.
  • 6. Растягивающие усилия в диске перекрытий, предусматриваемые серией, практически не влияют на характер работы ригелей.

Таблица 15

Основные результаты испытаний

Вид контролируемых параметров при испытании ригелей

Данные испытаний ригелей

отдельных

В составе фрагмента

абсолютные

Относительно отдельных

1

2

3

4

Двухполочных:

Прогибы при контрольной, по оценке жесткости, нагрузке (53,5 кН/м), мм

13,67

9,25/9,04

0,680/0,660

Ширина раскрытия нормальных трещин, при контрольной по оценке трещиностойкости, нагрузке (60 кН/м), мм

0,13

0,12/0,10

0,923/0,810

Предельный изгибающий момент в среднем сечении, кНм

467

590,7/562

1,265/1,203

Однополочных:

Прогибы при контрольной, по оценке жесткости, нагрузке (31 кН/м ), мм

14

10,0/9,5

0,715/0,680

Окончание таблицы 15

Ширина раскрытия нормальных трещин, при контрольной по оценке трещиностойкости, нагрузке (34,8 кН/м), мм

0,27

0,26/0,22

0,96/0,82

Предельный изгибающий момент в среднем сечении, кНм

214,8

257,9/238,7

1,20/1,11

Примечание. Для двухполочных ригелей - перед чертой результаты для РДП 4.56-70 №1, после черты - РДП 4.56-70 №2; для однополочных ригелей - перед чертой результаты для РОП 4.56-70 в ячейке 6*3 м, после черты -РОП 4.56-70 в ячейке 6><6 м.

Испытания фрагментов перекрытий зданий со связевым каркасом показали, что без осуществления специальных мер по объединению плит и ригелей можно в эксплуатационной стадии рассчитывать на определенные запасы жесткости и прочности ригелей. Наличие отрицательных моментов в опорных сечениях ригелей рамных каркасов создает неопределенность в количественной оценке влияния настила на ригели, хотя в работе [55] эффективность взаимодействия в таких условиях подтверждена теоретически. Обычно не учитывается также влияние на ригели конструктивных слоев пола, имеющих в перекрытиях промышленных зданий значительную толщину.

Для решения этих вопросов испытали междуэтажное перекрытие в составе строящегося производственного корпуса по серии ИИ-20 (рис. 59).

Схема опытного перекрытия строящегося здания

Рис. 59. Схема опытного перекрытия строящегося здания

Необходимость испытаний была вызвана также применением при строительстве ригелей перекрытия пролетом 9 м, выполненных в отличие от типового решения без предварительного напряжения арматуры. Программой испытания было предусмотрено загружение двух ячеек перекрытия 2-го этажа испытательной нагрузкой и определение прогибов среднего ригеля в следующих условиях:

  • - свободное опирание на ригель ребристых плит без замоноличи-вания швов;
  • - проектное соединение плит с ригелем монтажной сваркой закладных деталей и замоноличиванием швов;
  • - с конструктивным слоем пола из неармированного пескобетона В15 по настилу.

Предварительным расчетом было установлено, что прогиб ригеля при независимой от настила схеме на 11% больше предельно допустимого. Недостаточной оказалась также расчетная трещиностойкость опытного ригеля. В результате расчета системы "настил - ригель" получены данные, свидетельствующие о резервах жесткости ригелей до 18% и трещиностойкости - до 11%. При учете влияния пола расчетные резервы оценены соответственно в 26 и 15%.

Испытания перекрытия проводили в 4 этапа. На первом этапе начальной ступенью загружения принимали вес плит перекрытия, швы между которыми не замоноличивали. На последующих ступенях равномерно распределенную испытательную нагрузку из бетонных блоков доводили до величины, эквивалентной погонной нагрузке 115 кН/м. После 17 - часовой выдержки блоки были сняты. На втором этапе произвели повторное загружение с постепенной разгрузкой. Для последующих испытаний были выполнены все сварные соединения и замоноли-чивание швов пескобетоном В15. На третьем этапе перекрытие загружали по аналогии с первыми этапами. Перед четвертым этапом залили пол пескобетоном до средней толщины 120 мм. Максимальная испытательная нагрузка на ригеле достигала 133 кН/м.

По результатам первого этапа испытаний прогиб ригеля, экстраполированный с учетом действия собственного веса и максимальной испытательной нагрузки, составил 14,54 мм, что оказалось больше расчетного значения 12,86 мм (рис. 60).

q, кН/м

График прогибов ригеля по этапам испытания

Рис. 60. График прогибов ригеля по этапам испытания

Расхождение объяснили длительной выдержкой опытного ригеля под нагрузкой, близкой нормативной. Максимальный прогиб, полученный на втором этапе, приблизился к расчетному и составил 13,9 мм, при этом линия разгрузки на графике перемещений практически совпала с линией загружения.

Таким образом, на втором этапе испытаний ригель деформировался почти упруго, что является основанием для сравнения с результатами последующих испытаний. На третьем и четвертом этапах максимальные прогибы составили 11,45 и 10,51 мм, т.е. 82 и 76% по отношению к прогибу 2 этапа. Максимальная ширина раскрытия трещин не превышала 0,25 мм. Опытные данные подтвердили результаты расчетов и свидетельствуют об эффективном влиянии на жесткость и трещиностойкость ригелей рамного каркаса элементов настила и пола.

 
Посмотреть оригинал
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ   ОРИГИНАЛ   След >