Эксперименты шпоночных соединений в сейсмостойких крупнопанельных зданиях

Разработка проекта крупнопанельного здания с напрягаемой связевой арматурой и шпоночными соединениями элементов потребовала новых конструктивных решений, применения высокопрочной канатной арматуры, в некоторых случаях — уточнения рекомендаций ВСН 32-77. При таких обстоятельствах недостаточно полагаться на теоретические расчеты и соображения конструктивного характера. Как и предусмотрено ВСН 32-77, необходима экспериментальная проверка новых решений, принятых при разразботке проектов здания.

В соответствии с изложенными соображениями экспериментальные исследования нового типа крупнопанельных зданий проводились в несколько этапов.

Определение напряженного состояния конструкций при различных загружениях, исследование схем и механизмов разрушения проводилось методом моделирования. Эти вопросы необходимо было исследовать с учетом реальных свойств материалов и возможной нелинейности деформаций, концентрации напряжений, совместной работы бетона и арматуры в конструкциях. В связи с этим моделирование проводилось на крупномасштабных железобетонных элементах, выполненных с учетом их подобия оригиналу не только по геометрическим и жесткостным характеристикам, но и по всем физико-механическим параметрам (пределы прочности бетона, предел текучести арматуры, модули деформаций).

Однако комплексная проверка динамических характеристик здания, напряженного состояния его элементов, прочности, жесткости и трещиностойкости, выявление пластических деформаций и правильность принятых конструктивных решений могли быть произведены на основе натурных испытаний здания во время экспериментального строительства и после его завершения. Кроме того, это позволило определить реальную материалоемкость и трудоемкость принятых решений.

Сопоставление динамических характеристик и напряженно-деформированных состояний в результате испытаний экспериментального здания и здания традиционной конструкции в одних и тех же условиях позволяет составить полное представление о преимуществах и возможных недостатках разработанных новых конструктивных решений.

Необходимость в экспериментальных исследованиях возникла при решении следующих вопросов:

- бессварное решение горизонтальных и вертикальных стыков стеновых панелей с одновременным изъятием связевой арматуры из панелей нуждалось в исследовании работы стыков на сдвиг и проверке их прочности и трещиностойкости;

- экспериментальная проверка возможности увеличения рекомендуемых СНиП II-7-81 и ВСН 32-77 максимальных расстояний между выпусками связевой арматуры;

- определение (экспериментально, на моделях, в натуре) влияния степени натяжения связевой арматуры на напряженное состояние здания в целом и на его динамические характеристики, обусловленные изменением жесткости;

- проверка конструктивного решения шпоночных соединений стеновых панелей и плит перекрытий не только для определения прочности, но и для уточнения расчетной модели сооружения в целом;

- проверка качества заполнения полостей стыков раствором и их водонепроницаемости в условиях натурного эксперимента;

- отработка в условиях экспериментального строительства и натурных испытаний принципов создания конструкций, имеющих не только необходимую надежность, но и высокую технологичность на стадиях изготовления и монтажа;

- динамические испытания построенного здания дают возможность сделать однозначную комплексную оценку надежности (прочности, жесткости, трещиностойкости) принятых конструктивных и технологических решений при сейсмических воздействиях различной интенсивности.

Преимущества стыковки стеновых панелей за счет замоноличиваемых бетоном уступов и шпонок по сравнению со стыками на арматурных выпусках из панелей отмечались неоднократно. Так, например, в работе на основе обширных экспериментальных исследований был сделан вывод о том, что соединение панелей, имеющих уступы, которые замоноличиваются бетоном, обладают заметно большей жесткостью при сдвиге, чем соединения с арматурными выпусками из панелей. Поскольку при сейсмических воздействиях сдвиговые усилия в вертикальных стыках являются доминирующими, высказанные соображения имеют немаловажное значение. Надежность стыков панелей при наличии лишь двух арматурных связей (внизу и вверху) подтверждена также в работе.

Сведения об авторе и источнике:

Автор: Л. С. Махвиладзе

Источник: Сейсмостойкое крупнопанельное домостроение