книги из ГПНТБ / Сергеев, Д. Д. Проектирование крупнопанельных зданий для сложных геологических условий

ками в полосах стены возникают изгибающие моменты, которые практически невозможно воспринимать армированием. При от­ сутствии необходимого армирования горизонтальные полосы по­ лучат вертикальные трещины значительно раньше, чем сила Р

достаточном количестве вертикальной растянутой арматуры па­ нельная стена после образования трещин в горизонтальных по­

и должен компенсироваться соответствующим увеличением рас­

30

нутая зона в схеме, показанной на рис. 6,(3, переместится в пра­ вую сторону. При большой знакопеременной нагрузке низ стены получает большое количество трещин в горизонтальных полосах, что может снизить несущую способность панельной стены на внецентренное сжатие . Р а б о т а на внецентренное сжатие может быть заметно ухудшена концентрацией больших касательных на­ пряжений в сжатой зоне.

Вариант б. Рассмотрим изгиб горизонтальных полос в ниж­ ней зоне стены по ее нейтральной оси. Принимаем конструкцию связей в горизонтальных стыках по рис. 4, г. Эти связи малопо­ датливы. Поэтому, не решая систему уравнений (1.11), прини­ маем распределение сдвигающих усилий по длине горизонталь­ ных стыков по схеме, показанной на рис. 5, б.

Полоса А

Необходимое количество горизонтальной арматуры в полосе А

Установка такого количества арматуры вполне осуществима. Количество горизонтальной арматуры в остальных полосах

определяется аналогично.

СВЯЗИ (ПЕРЕМЫЧКИ] НАД ДВЕРНЫМИ ПРОЕМАМИ ВНУТРЕННИХ СТЕН

Внутреннюю панельную стену, ослабленную по вертикалям дверными проемами, можно рассматривать как статическую си­ стему, состоящую из сплошных вертикальных полос, жестко или

31

упруго заделанных в основании и соединенных между собой свя­ зями в виде горизонтальных стержней. Стержни расположены по осям перемычек, эквивалентных им по жесткостиым характе ­ ристикам и упруго прикрепленных к вертикальным торцам по­ лос.

В таких стенах роль перемычек над проемами аналогична ро­ ли связей в вертикальных стыках, объединяющих вертикальные полосы стены в систему в виде составного консольного стержня. Поэтому может быть применен метод расчета панельных стен с податливыми связями в вертикальных стыках (с приложением неизвестных сил У в сечениях перемычек по оси п р о е м а ) .

В панельных стенах с проемами перемычки представляют со­ бой ярко выраженные дискретные связи. Однако в практике рас­ чета панельных стен с проемами перемычки заменяются услов­ ными континуальными связями для использования разработан ­ ных методов расчета стен как составных стержней с податливы­ ми связями. Д л я наглядности рассмотрим перемычки в естест­ венном виде как дискретные связи.

Относительно правильная оценка жесткостных и прочностных характеристик перемычек является необходимым условием ис­ пользования их в роли связей между вертикальными полосами стен в панельных зданиях, подвергаемых мощным сейсмическим воздействиям. Чтобы перемычка удовлетворительно работала в качестве связи между вертикальными полосами стены с проема­ ми, необходимы достаточная прочность перемычки, надежное прикрепление ее к полосам стены и соблюдение примерного ра­ венства между расчетной податливостью перемычки и ее факти­ ческой податливостью.

Перемычка в качестве связи м е ж д у полосами панельной сте­ ны д о л ж н а оказывать упругое противодействие сближению, уда­ лению и взаимному сдвигу вертикальных торцовых граней по­ лос, к которым она прикреплена. При сближении или удалении

вом горизонтальной арматуры в перемычке. При взаимном сдви­ ге торцов полос перемычка подвергается изгибу как горизон­ тальный стержень при смещении опор, в которые он защемлен . В случаях, когда длина / 0 перемычки в свету превосходит ее вы­

ся от действия изгибающего момента, а не от поперечной силы. Тем не менее и в таких случаях особое внимание надо уделять обеспечению надежности перемычек на действие среза ввиду не­ избежности двузначного действия поперечных сил и, следова­ тельно, взаимно перпендикулярного развития косых трещин в теле перемычек. Поэтому хомуты перемычек целесообразно рас-

32

считывать на полное восприятие поперечных сил по косым тре­ щинам .

В перемычках с отношением высоты к длине в свету, близким к единице, явно преобладает опасное влияние среза. Исключе­ ние составляют только бетонные перемычки (без а р м а т у р ы ) , в которых разрушение наступает от действия опорного изгибаю­ щего момента (рис. 8 , а ) . Такой случай является абстрактным, так как перемычки, играющие роль связей м е ж д у полосами сте­

обозначена пунктиром), которая может служить подкосом для восприятия действия сил N. Горизонтальная арматура в такой системе играет роль з а т я ж е к . Чем больше отношение /г//0 , тем реальнее представляется показанная схема работы перемычкисвязи. Однако экспериментально это не подтверждается . Р а з р у ­ шение железобетонной перемычки-связи, армированной только горизонтальными стержнями, происходит от разрыва ее по косой трещине, образующейся приблизительно под углом 45° вследст­ вие слабого сопротивления бетона действию главных растяги­ вающих напряжений . Разрушение по косой трещине происходит от вертикальной поперечной силы, при действии которой в центре перемычки главное растягивающее напряжение достигает вели­

тер разрушения перемычки при отсутствии в ней вертикальных хомутов и достаточном количестве горизонтальной арматуры на восприятие изгибающих моментов. При состоянии, близком к разрушению, перемычку, показанную на рис. 8, б, мысленно мо­ жно расчленить на две треугольные консоли А и Б, изгибаемые распределенной вертикальной нагрузкой, приложенной по линии развития косой трещины. Пр и этом на консоль А вертикальные силы действуют вверх, а на консоль Б — вниз.

приблизительно соответствующей равенству (1.12) ввиду слабого растяжения хомутов до появления косой трещины. С появлени­

почти целиком обеспечивается работой хомутов на растяжение . Условия работы хомутов по длине косой трещины различны да­ ж е в случае приварки их к горизонтальным стержням . Это, при предположении равномерной нагрузки на хомуты, учитывается введением соответствующего коэффициента условий работы хо­ мутов.

Перемычку (рис. 8, в) можно представить в виде двух тре-

угольных консолей А и Б, нагруженных по косой трещине верти­ кальными усилиями, действующими в трещине на хомуты. На­ грузку на консоли А и Б можно рассматривать для упрощения равномерно распределенной. Это не меняет величину опорных люментов, которые равны опорным моментам ( M 0 = Q/0 /2) переаіычки из изотропного материала, симметрично защемленной в

ные стержни д о л ж н ы соединяться замкнутыми хомутами во из­

ния совершенно самостоятельной работы консолей А и Б, име­ ющих в такой схеме одинарное армирование . Предельный изги­ бающий момент на опоре перемычки, определяемый количест­

Косую трещину можно принимать в высокой перемычке, рас­ положенной по диагонали .

Расчленение перемычки на две треугольные консоли А и Б приближает результаты расчета к фактическим напряжениям в горизонтальной арматуре по ее длине. Этот прием позволяет с - достаточным приближением определить усилия в вертикальных

Недостаточно раскрытой остается работа на срез перемычки по вертикальному сечению у опор. Нормативно узаконенный метод расчета на срез не предполагает разрушение по вертикальному сечению у опоры при обеспечении неравенства Q < 0 , 2 5 ЯнЫіо. М е ж д у тем, учитывая знакопеременные действия опорных мо­ ментов и соответственно этому меняя местами раскрытия и за­ крытия вертикальных трещин у опор, легко представить возмож ­ ность образования сквозных вертикальных трещин на всю высо­ ту перемычек. Такие трещины имеют неровные поверхности. Со­ противление сдвигу таких трещин в состоянии обжатия имеет сложный, еще нераскрытый характер, в котором неопределенно сочетаются противодействия сдвигу со стороны шероховатостей бетона и сил трения в сжатой зоне на опоре перемычки. Это

34

рактеру работы на сдвиг в некоторой степени приближаются к

треугольной перемычки; b — толщина перемычки.

Испытание на срез о б ж а т ы х бетонных образцов показывает возможность внезапного среза по вертикали у опоры перемычки. В сборнике научных работ кафедры железобетонных и каменных

Подставляя в (1.14) величину # с р по (1.18) и вместо х его при­ ближенную величину, получаем квадратное уравнение, решение которого относительно Q дает величину поперечной силы на опо­ ре перемычки, при действии которой можно ожидать мгновенный срез по вертикальной трещине у опоры перемычки, выполняющей

роль связи между дисками стены. По-видимому, такой срез дол­ жен сопровождаться разрушением бетона в опорной части пере­

чения пунктирной прямой, проведенной под углом 45°, с кривой линией теоретически соответствует величине предельной по­ перечной силы Q.

Кривая на рис. 8, д построена с учетом закономерности, выяв­ ленной при испытании на срез специальных образцов из бетона марки 400—600. Вполне возможно, что в вертикальной обжатой трещине у опоры перемычки в силу пока не раскрытых особен­ ностей работы на срез зависимость между Rcv и Q имеет какоето качественное и количественное отличие от зависимости, при­ веденной в (1.15), что может повлиять на характер кривой. Не­ которое влияние на характер этой кривой могут т а к ж е оказать другая м а р к а бетона и замена приближенного значения х с пря­ моугольным распределением напряжения а на более точное. Нет оснований отрицать возможность разрушения по вертикальной трещине у опоры перемычки при перенасыщении ее горизонталь­

нуждаются в обстоятельной экспериментальной проверке и уточ­ нении.

Таким образом, предельная величина Q дл я перемычки-связи может быть ограничена либо ее прочностью на действие среза в пролете (разрушение по косой трещине), либо прочностью на действие среза по опорным сечениям, либо прочностью горизон­ тальной арматуры, воспринимающей опорные моменты от дей­ ствия поперечной силы Q.

Наиболее надежно решение, при котором опасные напряже ­ ния в теле перемычки, приводящие к хрупкому разрушению бе­ тона, предотвращаются своевременным появлением пластиче­ ских шарниров на ее опорах. Оно может происходить при разви­ тии деформаций текучести в горизонтальной арматуре, предус­ матриваемой для восприятия опорных моментов и выполняемой

нагрузки на панельную стену и при других случаях изгиба па­ нельной стены. Величина поперечной силы Q, ограничиваемая действием пластических шарниров, регулируется количеством горизонтальной арматуры, определяемым по формуле (1.13). Та­ кая конструктивная мера может быть эффективной, если вели­ чина Q M , ограниченная действием опорных пластических ш а р ­ ниров, значительно меньше величины Qe, вызывающей хрупкое разрушение перемычки в пролете или на опоре. Оптимальное от-

37

та перемычки-связи на действие поперечной силы. Но при умень­ шении отношения Іі/Іо снижается жесткость перемычки, а следо­ вательно, уменьшается эффект ее влияния как связи между по­ лосами панельной стены. Поэтому целесообразно по возможно ­ сти повышать сопротивление перемычек действию среза рацио­ нальным их армированием .

Увеличить противодействие разрыва перемычки по косой трещине можно концентрацией вертикальных хомутов в средней части перемычки (рис. 8 , г ) , чтобы иметь лучшую анкеровку вер­ тикальных хомутов, работающих на разрыв по косой трещине .

Отдалить момент появления косых трещин можно предвари­

ривающий для предварительного напряжения армирования ар­ матуры изготовление перемычек с последующим соединением их с вертикальными полосами при бетонировании стены. Рифление торцов перемычек (по экспериментам Ц Н И И Э П ж и л и щ а ) дол­ жно обеспечивать достаточное противодействие срезу по опорно­ му сечению. Отдельные детали такой перемычки могут быть су­ щественно изменены при более тщательной ее отработке.

Недостатком этого варианта может быть несовпадение граней панели и перемычки из-за неточности формовочного оборудова­ ния. Более эффективное решение может быть при одновремен­ ном бетонировании панели и перемычки в специальной форме, позволяющей производить одновременное предварительное на­ пряжение арматуры панели и перемычки. Предварительное на­ пряжение панелей и перемычек как единой конструкции может значительно повышать трещиностойкость панельных зданий на сейсмические и другие воздействия. Решение этой проблемы свя­ зано не только с коренным изменением существующей техноло­

исследовательская и проектная работа в этом направлении мо­

может дать большой эффект только в повышении трещиностой-

38

кости пролетной части перемычек. Этот эффект может быть уве­ личен благодаря повышению марки бетона отдельно изготовля­ емых перемычек. Однако все эти конструктивные меры не уве­ личивают противодействие срезу по вертикальным опорным се­

прямых экспериментальных результатов, подтверждающих воз­ можность среза перемычек связей по вертикальным сечениям и необходимость рекомендуемого мероприятия.

Н а д е ж н о е крепление железобетонных перемычек-связей к торцам полос стены достигается необходимой длиной анкеровки горизонтальных стержней перемычек в полосы стены, сетчатым армированием полос стены в зонах примыкания перемычек и вертикальным непрерывным армированием полос стены у граней проемов для противодействия раскрытию горизонтальных стыков между панелями .

Д л и н а анкеровки горизонтальных стержней перемычек, рабо­ тающих на восприятие изгибающих моментов, определяется ха­ рактером действия изгибающих моментов от сил У в теле полос

чины на расстоянии с от грани проема. Величина с зависит от напряжения а,-, вызванного изгибом перемычки, и от характера распределения реактивного отпора. З а д а в а я с ь значением ОІ в пределах допустимого и кривой распределения реактивного от­ пора, можно получать соответствующие приближенные значения

с и с0.

Изгибающий момент от оси У, относительно горизонтальной оси интенсивно увеличивается на длине с. Усилия в горизонталь­ ной арматуре перемычек увеличиваются на длине с менее интен­ сивно в связи с ростом высоты сечения (показано пунктиром на рис. 9,6), воспринимающего изгибающие моменты в полосе. По ­ этому расчетные усилия в горизонтальных стержнях практически могут определяться опорным моментом у граней проема. Эти усилия постепенно затухают по длине диска в связи с ростом

39