CC BY
54
13. Шестопалов В. Керована коеволющя як стратепя подолання глобально! еколопчно! кризи / В. Шестопалов // Вюн. НАН Укра1ни. - 2008. - № 5. - С. 3 - 9.
14. Юрченко Л. I. Еколопчна культура в контекстi еколопчно! безпеки: моногр. / Л. I. Юрченко. - К. : ПАРАПАН, 2008. - 296 с.
УДК 691.327.3
ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ КЕРАМЗИТОБЕТОННЫХ ОБРАЗЦОВ С ПРИМЕНЕНИЕМ АРМИРОВАННЫХ ШПОНОК
Н. Н. Махинько, асс,. Н. В. Савицкий, д. т. н., проф.
Ключевые слова: керамзитобетон, армированные шпонки со скобой, штраба, крупнопанельные здания, напряженно-деформированное состояние
Введение. Стыковые соединения панелей являются наиболее ответственными элементами несущей системы панельного здания и прежде всего их соединения на металлических закладных деталях, которые чаще всего подвержены коррозии. При коррозионных разрушениях этих конструктивных элементов снижается прочность и пространственная жесткость конструкций и здания в целом, ухудшаются теплотехнические характеристики вследствие разрушения материала ограждающих конструкций. [1 — 3].
Целью исследования являются экспериментальные испытания образцов из легкого керамзитобетона класса В10 на сдвиг с применением армированных шпонок со скобой и сравнение результатов экспериментальных исследований с результатами численного эксперимента.
Проведение испытаний. Для проведения экспериментальных исследований в лаборатории кафедры ЖБиКК ГВУЗ «Приднепровская государственная академия строительства и архитектуры» были изготовлены 12 опытных образцов - призм из легкого керамзитобетона класса В10, размерами 30 х 30 х 40 см. Образцы изготавливались в три этапа по четыре образца в каждом этапе. Один этап состоял из двух замесов, в котором изготавливалось по два образца. В каждом образце были предусмотрены специальные штрабы для устройства закладной детали - арматурного стержня (скобы) диаметром 12 мм (ДСТУ 3760-06) с высаженными головками и без них (рис. 2). Штрабы в образцах были выполнены по середине стороны в 40 см, с помощью применения Г-образных закладных вкладышей из пенополистирольных плит поперечным сечением 4 х 4 см и длиной 19 см от грани образца, высотой 8 см, размещенных в опалубочной форме до процесса бетонирования (рис. 1).
Рис. 1. Опалубочная форма с вкладышем из п ~ п Л Л
^ ^ г Рис. 2. Закладные детали
пенополистирола
Для изготовления опытных образцов применялся керамзитобетон следующего состава:
- цемент ПЦ 11/Б-Ш-400 (ДСТУ Б В.2.7-46-96) - 380 кг/ м3;
- песок, модуль крупности 1,5 (ДСТУ Б В.2.7-32-95) - 415 кг/ м3;
- керамзит, фракция 5 - 10 мм (ДСТУ Б В.2.7-14-94) - 470 кг/м3;
- вода - 220 л/м3
Прочность керамзитобетонана на сжатие определялась путем отбора с каждого замеса бетона для изготовления трех призм размером 15 х 15 х 15 см.
Изготовление образцов выполнялось в следующем порядке:
1) Изготовили опалубочные формы 30 х 30 х 40 см из лакированого ДСП.
2) К дну форм с помощью саморезов прикрепили пенополистирольные Г-образные вкладыши.
3) В лаборатории кафедры материаловедения и обработки метериалов ГВУЗ «ПГАСА» подобрали состав легкого керамзитобетона, который бы соответствовал классу В10.
4) Керамзитобетонную смесь укладывали в форму (внутрение поверхности форм должны быть предварительно смазаны) слоями не более 10 см. Каждый слой уплотняли штыкованием стальным стержнем. Число нажимов стержня рассчитывается из условия, чтобы один нажим приходился на 10 см2 верхней открытой поверхности образца. Излишек раствора срезали вровень с краями и заглаживали поверхность.
5) Образцы разопалубливали через 48 ч после укладки смеси.
6) Твердение образцов происходило в помещении при относительной влажности воздуха 65 ± 10 % в течение 28 суток до испытаний (рис. 3).
7) После разопалубливания пенополистирольные вкладыши удаляли.
8) Для моделирования условий реального напряженно-деформированного состояния стыка панелей между двумя образцами оставляли зазор в 2 см, в который помещали деревянную пластину размерами 26 х 40 х 2 см.
9) Для предотвращения премещения соединяемых образцов и повреждения материала шпонки до начала проведения испытаний, перед укладкой арматурного стержня, было принято решение закрепить две призмы между собой, с помощью стягивания их полипропиленовой лентой (рис. 4).
Рис. 4. Общий вид образца без закладной Рис. 3. Образцы в опалубочной форме дстппи
10) С целью увеличения адгезионных свойств ремонтной смеси и бетона образцов, перед укладкой арматурного стержня грани штрабы смазывали разбавленным раствором ремонтной смеси ТИНК-93.
11) После помещения арматурного стержня в штрабу образца (рис. 5), штрабу и стык между образцами замоноличивали ремонтной смесью для железобетонных конструкций ТИНК-93 (рис.6).
Рис. 5. Размещение арматуры штрабы Рис. 6. Общий вид образца после заделки в
штрабе образца
На момент проведения испытаний всем образцам исполнилось 28 суток. Соединение образцов между собой осуществляли при помощи армированной шпонки со скобой.
Состыкованные образцы испытывали на сдвиг в вертикальном положении. Одна часть образца жестко защемлялась гидравлическим прессом ИПС-500, а к другой части при помощи маслостанции и домкрата ДГ-10 передавалось сдвигающие усилие.
Для предотвращения взаимных перемещений частей образца относительно друг друга до начала испытаний и моделирования условий реального напряженно-деформированного стостояния в стыке стеновых панелей дополнительно образец стягивали металлической обоймой. С целью уменьшения влияния силы трения между обоймой и образцом, возникающей во время деформации, под уголки свободной части образца были помещены два металлических цилиндра диаметром 40 мм.
Сдвигающая сила прикладывалась к нижней грани свободной части образца на расстоянии 140 мм от места защемления. Нагрузку на образец увеличивали поэтапно -169,56 кгс за один этап.
Взаимное вертикальное смещение образцов призм в стыках и деформации бетона измерялись с помощью индикаторов часового типа ИЧ-10 с ценой деления 0,01 мм на базе 200 мм, прогибомером 6-ПАО с ценой деления 0,01 мм и линейкой с ценой деления 1 мм. Отсчет по приборам производился после каждого этапа загружения. Момент образования трещин в опытных образцах определялся визуально. Схема испытаний образцов показана на рисунке 7.
„ „ . Рис. 8. Образование трещин по контакту
Рис. 7.Схема проведения испытании
растворного шва
Разрушение состыкованных образцов призм из легкого керамзитобетона произошло в результате среза бетона при нагрузке 2,8 кН. При нагрузке составляющей 0,8 — 0,9 от разрушающей происходило образование трещин по контакту растворного шва с бетонным образцом, а при нагрузке, составляющей свыше 0,9 от разрушающей, происходило образование и развитие трещин в бетонных призмах и одновременно образование в результате усилий сдвига вертикальных волосяных трещин в армированной шпонке со скобой (рис. 8).
Как видно из рисунка 9, деформации образца до нагрузки, составляющей 60 % от разрушающей, были упругими и незначительными по величине, с увеличением же нагрузки они носили упруго-пластичный характер.
Напряжения в ремонтном составе шпонки и примыкающей к нему части бетона распределялись неравномерно по длине шпонки. Наибольшая концентрация напряжений сосредоточена на участке сдвигающих усилий в стыке, при этом различная величина напряжений в ремонтной смеси слева и справа от стыка объясняется различным напряженным состоянием состыкованных призм при принятой схеме испытаний на сдвиг.
Перемещения f, 0.01 мм
Рис. 9. Зависимость деформаций сдвига Рис.10. Образование трещин в бетонних образцов от нагрузки призмах
Результаты испытаний и сравнение с данными численного моделирования. В
программном комплексе SCAD Office 11.3 были смоделированы усилия, возникающие во внешних стеновых панелях крупнопанельного жилого здания серии 1-480. В результате численного моделирования установлено, что в качестве усиления мест расположения закладных деталей стеновых панелей с первого по четвертый этаж включительно, для восприятия действующих усилий достаточно установки одного арматурного стержня 12-го диаметра А400С в каждой шпонке. Для усиления закладных деталей пятого этажа, где возникают максимальные усилия, 1012 А400С будет достаточно только при 30 % коррозии закладной детали. При 50 и 70 % усиление нужно выполнять 1020 А400С и 1025 А400С соответственно. Армированные шпонки располагались вверху и внизу стеновой панели только с наружной стороны, в местах расположения закладных деталей. Усилия, возникающие в закладной детали усиления пятого этажа, составили 1,37 т при 30 % коррозии закладной детали.
При проведении экспериментальных исследований образцы состыковывались при помощи армированной шпонки с одним арматурным стержнем 012 А400С, т. е. не учитывалось наличие в панелях прокорродированных закладных деталей. Арматурный стык образцов, выполненный из одног стержня 0 12 А400С, воспринял максимальное сдвигающие усилие, равное 2,88 т, что больше значения усилия в закладной детали усиления, полученного путем аналитических расчетов. При проведении испытаний выключение работы арматуры не наблюдалось, происходило разрушение образцов по границе бетона и арматурной шпонки
Таким образом, вариант усиления стыков стеновых панелей крупнопанельного жилого здания серии 1-480 при коррозии закладных деталей до 30 % с помощью армированной шпонки со скобой возможен и даст положительный эффект.
Выводы. 1. На основании теоретических расчетов и численного моделирования были выполнены экспериментальные исследования работы армированных шпонок со скобой на сдвиг. Изучена совместная работа при сдвиге комплексной конструкции армированной шпонки с бетоном - распределение усилий в бетоне, деформации стыка, характер разрушения шпоночного соединения.
2. Установлено, что арматурный стык образцов, выполенный из одного стержня 0 12 мм, воспринял максимальное усилие, равное 2,88 т, что больше усилия, равного 1,37 т в закладной детали усиления, полученного при аналитических расчетах. Таким образом несущая способность стыка стеновых панелей крупнопанельного жилого здания серии 1-480 после усиления армированной шпонкой со скобой обеспечена.
ИСПОЛЬЗОВАННАЯ ЛИТЕРАТУРА
1. Рекомендации по восстановлению и усилению крупнопанельных зданий полимеррастворами. - Тбилиси : Ротапринт ТбилЗНИИЭП, 1984. - 195 с.
2. Морозов Ю. Б. Исследование прочности и деформаций горизонтальных стыков панелей / Ю. Б. Морозов, Г. Ф. Седловец // Исследование прочности и расчет конструкций многоэтажных зданий. - М. : МНИИТЭП, 1971. - 253 с.
3. Колманок A. C. Исследование прочности и устойчивости элементов внутренних
несущих сплошных легкобетонных стеновых панелей и узлов крупнопанельных зданий / А. С. Колманок. - М, 1950. — 255 с.
4. Уваров B. С. Исследование вертикальных стыков наружных стен крупнопанельных зданий, возводимых в обычных условиях / В. С. Уваров : Работа конструкций жилых зданий из крупнопанельных элементов, труды ЦНИИЭП жилища - М. : Госстройиздат, 1963. — С.134 — 145.
УДК 692.231.3
РАСЧЕТ ОГРАЖДАЮЩЕЙ СТЕНОВОЙ ПАНЕЛИ С ПРИМЕНЕНИЕМ КАРКАСА ИЗ ГНУТЫХ ОЦИНКОВАННЫХ ПРОФИЛЕЙ
А. А. Несин, м. н. с., Н. В. Савицкий, д. т. н., проф.
Ключевые слова: гнутые оцинкованные профили, стеновые панели, ограждающие конструкции
Введение. Критическая ситуация в топливно-энергетической отрасли Украины предполагает поиск новых путей экономического роста и качества жизни при одновременном уменьшении использовании энергоресурсов.
Актуальность. Значительное удорожание энергоносителей привело к существенному увеличению затрат как на строительство, за счет увеличения себестоимости производства строительных материалов и конструкций, так и на эксплуатацию зданий. Сегодня в условиях жесткой экономии энергоресурсов вопросы энергоэффективности крайне актуальны.
Анализ проектных решений ограждающих конструкций, с учетом требований ДБН В.2.6-31: 2006 «Теплова iзоляцiя будiвель» [1], показывает, что устройство традиционных однослойных сплошных ограждающих конструкций экономически нецелесообразно. Решением проблемы является использование в ограждающих конструкциях технологии легких стальных тонкостенных конструкций.
Суть этой технологии заключается в использовании панелей, изготовленных из легких стальных оцинкованных профилей с заполнением межпрофильного пространства эффективным утеплителем. Для снижения теплопроводности гнутых профилей на их стенках в процессе прокатки выполняется перфорация в виде продольных просечек. Перфорированные профили, так называемые термопрофили (рис. 1), обладают меньшей теплопроводностью, благодаря увеличению пути прохождения теплового потока между полками профиля.
Анализ публикаций. Изучению вопроса разработки и применения ограждающих конструкций с каркасом из термопрофилей посвящены работы российских специалистов [2; 3].
Целью исследований является определение минимального сечения профиля ограждающей панели для условий г. Днепропетровска.
Изложение основного материала. Ограждающая панель с каркасом из термопрофилей представляет собой новую альтернативу при строительстве наружных стен современного многоэтажного здания. Панели имеют небольшой вес, малую толщину и допускают применение различных материалов для наружной и внутренней отделки.
Основными элементами ограждающей стеновой панели являются вертикальные несущие
стойки с поперечным сечением ТС (или ТН) (рис.1). Горизонтальные элементы с поперечным
сечением ТН применяется на верхней и нижней кромке каркаса и над оконными проемами
(рис. 2). Жесткость термопрофильного каркаса обеспечивается облицовочными плитными
материалами, покрывающим каркас с обеих сторон.
Термопрофили направляющие для строительных конструкций
ТН
Термопрофили стоечные для строительных конструкций ТС
Рис. 1. Профили с перфорированной стенкой - термопрофили ТН, ТС
