книги из ГПНТБ / Глуховский А.Д. Каркасы многоэтажных промышленных зданий с крупной сеткой колонн

ные и несколько большие максимально возможных рас­ четных усилий в сечениях при работе фермы как ригеля: многоэтажной рамы.

На строительстве многоэтажного промышленного зда­ ния в Ленинграде испытали два опытных образца фермы: натуральной величины. Один из них взяли из первой пар­ тии, изготовленной для монтажа здания, а второй специ­ ально приготовили для экспериментальной проверки.

Размеры опытных образцов безраскосных ферм (рис. 13) полностью соответствовали размерам и армировке ферм, принятым в рабочих чертежах запроектиро­ ванного здания.

Опытные образцы ферм изготовили па заводе железо­ бетонных изделий (рис. 14). Арматуру верхнего и нижне­ го поясов предварительно напрягали электротермичес­ ким способом.

Впервой ферме, взятой из партии, бетон пропаривали

втечение 52 ч при температуре 50—70° С, а отпуск на­ тяжения арматуры осуществили на третьи сутки при Ку­ биковой прочности бетона 268 кгс на 1 см2. Во второй ферме, изготовленной специально для эксперименталь­ ной проверки, бетон пропаривали в течение 50 ч при тем­

пературе 80— 100° С, а отпуск натяжения осуществили на третьи сутки при кубиковой прочности бетона 350 кгс

па 1 см2.

Опытные фермы испытывали в условиях, близких к условиям их работы в сооружении. После установки ферм на специальном стенде в вертикальном положении на верхний и нижний пояса уложили ребристые плиты настилов двух перекрытий и произвели замоноличивание всех стыков и сопряжений. При этом бетон уплотняли вибраторами, а твердение происходило в процессе про­ паривания. Прочность бетона замоиоличивания опреде­ ляли в конструкции приборами ударного действия — «душкой ЛИСИ».

На первой стадии испытания обе фермы загрузили нормативной нагрузкой по 4,2 тс на 1 пог. м на каждый пояс (или 8,4 тс на 1 пог. м на всю ферму) без учета собственного веса фермы, настила и бетона замоноличивания. Загрузку производили четырьмя ступенями с выдержкой после каждой ступени 15—24 ч. При этом раньше загрузили нижний пояс, а затем верхний. Это позволило испытать ферму: а) на действие нормативной нагрузки, приложенной только к нижнему поясу фермы;

б) иа действие нормативной нагрузки, приложенной к нижнему и верхнему поясам ферм одновременно, и в) на

собственного веса фермы, настила и бетона замомоличивання. При этом раньше загрузили нижний пояс, а за­ тем — верхний.

На дальнейших стадиях две испытанные фермы за­ гружали по-разному.

Ферма № 1. После загрузки верхнего п нижнего по­ ясов расчетной нагрузкой нагружали только верхний пояс, причем ступенями. Нагрузка была доведена до сум­ марной 22,65 тс на 1 пог. м фермы с учетом собственно­ го веса фермы, настилов и бетона замоиоличиваиия. Пос­ ле каждой ступени загрузки выдержка составляла

15ч.

Ферма № 2. После загрузки верхнего п нижнего поя­

сов расчетной нагрузкой попеременно нагружали ниж­ ний и верхний пояса разными ступенями. Такой порядок загружения был принят до момента, когда суммарная нагрузка на оба пояса достигала 11,44 тс на 1 пог. м (на нижнем поясе в это время было 6,52 тс-пог. м). В даль­ нейшем загружали только верхний пояс. Эта загрузка ступенями была доведена до суммарной 26,83 тс на 1 пог. м с учетом собственного веса фермы, настилов и бетона замонол ичивания.

На испытанных фермах установили тензометры сис­ темы Аистова с точностью измерения 0,001 мм и проги-

арматуре — 100 мм.

На ферме № 1 установили ПО тензометров и 13 прогибомеров, на ферме № 2 — соответственно 44 и 12. На ферме № 1 тензометры были установлены только на бе­ тоне, а на ферме № 2 — иа бетоне и на растянутой арма­ туре (7 тензометров). Тензометры установили не только на поясах ферм, но н на панелях настила, что позволило проследить за совместной работой фермы п настилов.

Показания приборов снимались на всех ступенях за­ гружения в начале и конце выдержки. На каждой сту­ пени осматривали поверхности ферм, отмечали появле­

50

ние трещин, их направление и замеряли ширину их рас­ крытия.

Обе испытанные фермы не были доведены до стадии разрушения.

Отношение максимальной нагрузки к нормативной в

22 65

ферме № 1 составило—:— = 1,75. Максимальная на-

13

грузка на ферму № 2 была 26,83 тс на 1 пог.м\ норма­ тивная нагрузка на эту же ферму— 13 тс на 1 пог.м.

Отношение максимальной нагрузки к нормативной

шли первоначальные прогибы, полученные фермами от собственного веса настилов и бетона замоноличиваиия.

в местах наибольших расчетных моментов. Максимальные деформации сжатия бетона, получен­

ные при испытании двух ферм, не превысили допускае­ мого предела (£=0,0015-4-0,0020).

Максимальные деформации растяжения стали имели место в поясе и крайних стойках ферм, где под норма­ тивной нагрузкой они достигли величины, при которой

плит настила, показали сжатие бетона в плите и удлине­ ние в ребрах, что соответствовало принятой расчет­ ной предпосылке о совместной работе настила с фер­ мами.

Первые трещины появились в местах сопряжения поясов и стоек при нагрузке 6,64 тс на 1 пог. м, состав­ ляющей половину нормативной нагрузки. Трещины в этим местах имели наибольшую ширину раскрытия на всех дальнейших стадиях загрузки ферм.

При нормативной нагрузке 8,79 тс на 1 пог. м фермы наибольшая ширина раскрытия трещин была 0,35 мм в ферме № 1 и 0,7 мм в ферме № 2 (предельно допускае-

мая Ширина раскрытия трещим при нормативной на­ грузке 0,3 мм).

После полной разгрузки ферм часть трещин закры­ валась, а ширина раскрытия других трещин уменьша­ лась. Это указывает на то, что при нагрузке, превышаю­ щей в 1,75—2,07 раза нормативную, фермы находились еще в состоянии упругих деформаций.

Выполненная работа по экспериментальной провер­ ке двух опытных образцов ферм натуральной величины

ния. Эти результаты позволяют сделать вывод, что про­ веренные фермы отвечают требованиям прочности.

2.Прогибы ферм под нормативной нагрузкой в фер­ ме № 1 составили 1/860 пролета, а в ферме № 2 — 1/770' пролета. Если допустить, что при длительном действии нагрузки эти прогибы увеличатся в 1,5 раза, то в ферме-

№1 они составят 1/570 пролета и в ферме № 2 — 1/510' пролета, т. е. меньше допускаемой величины по нормам (1/400 пролета).

3.Ширина раскрытия трещин при нормативной на­

грузке превышает предельно допустимую величину поі нормам. Кроме того, трещины начали появляться уже при нагрузке, составляющей половину нормативной. Это имело место в узлах соединения поясов со стойками, что указывает на значительную концентрацию напряжений в этих местах. Отсюда необходимо сделать вывод о без­ условной целесообразности устройства вутов в местах сопряжения стоек с поясами фермы.

На строительстве многоэтажного промышленного здания в Воронеже были применены рамно-подкосные фермы. Их применили в строительстве промышленных зданий впервые. Была произведена всесторонняя экспе­ риментальная проверка двух опытных образцов нату­ ральной величины.

Размеры опытных образцов рамно-подкосных ферм: показаны на рис. 15. Полная длина фермы 10,95 м\ рас­ четный пролет 10,65 м; полная высота 2,7 м\ расчетная; высота 2,32 м\ длина крайней панели 2,7 м и сред­ ней 5,25 м.

52

Оба пояса ферм имеют тавровое поперечное сечение, На выступающие полки этого сечения опираются плиты перекрытий. Стойки и подкосы ферм имеют прямоуголь­

ное поперечное сечение.

Нижний пояс фермы с предварительно-напряженной арматурой; верхний пояс стойки и подкосы — с армату-

1-1

Рис. 15. Опытный образец рампо-подкосмоп фермы

рой без предварительного напряжения. Ненапряженная стержневая арматура — низколегированная сталь клас­ са А-ІІІ по ГОСТ 5781—62 марки 35ГС периодического профиля. Напряженная арматура нижнего пояса состо­ ит из четырех стержней диаметром 32 мм стали марки 35ГС, упрочненной вытяжкой до 5500 кгс/см2 при удли­ нении не более 3,5%.

Величина контролируемого напряжения в напряжен­ ной арматуре принята 0,85 7?|J=4680 кгс/см2. Общее кон­

тролируемое усилие в напряженной арматуре 151 тс. Марка бетона 400 кг/см2\ расход арматуры на фермы 929 кг\ расход бетона 3,73 лг3; вес фермы 9,3 т.

Опытные образцы ферм изготовили на заводе желе­ зобетонных изделий в положении «плашмя» на металли­ ческом стенде в сборно-разборной металлической опа­ лубке.

Натяжение арматуры на стенде осуществляли гид­ равлическим домкратом для стержневой арматуры. Каж­ дый стержень натягивали в отдельности. Контроль за натяжением вели по манометру и величине вытяжки Бетон укладывали вручную и уплотняли глубинным вибратором. Для контроля за прочностью бетона отобра­ ли образцы — 9 кубиков 10Х10ХЮ см на каждую фер­ му. Твердение бетона происходило в естественных усло­ виях. Поверхность бетона укрыли опилками, которые

53

периодически увлажняли. В этих же условиях хранили и образцы-кубики. Эти образцы испытали через 10, 15 и 38 дней после изготовления. Через 10 дней прочность

Q

Рис. 16. Схема приложения нагрузок при испытании

а — схема приложения нагрузок при одностороннем загружеиии; б — схема при­ ложения нагрузок при симметричном загружешш

ферм,— 455 кгс/см2 (при проектной 400 кгс/см2). Напряжение с арматуры на бетон передавали непо­

средственно перед началом испытания. При этом во вто-

54

рой экспериментальной ферме измерили деформации (напряжение) обжатия бетона нижнего пояса.

Фермы испытывали в вертикальном рабочем положе­ нии на специальном испытательном стенде завода же­ лезобетонных изделий. Нагрузки на фермы создавали гидравлическими домкратами грузоподъемностью 100 т. Каждый домкрат через траверсу создавал две верти­ кальные нагрузки.

Схемы приложения испытательных нагрузок на фер­ мы (рис. 16) соответствовали заданию на проведение ис­ пытаний. Загружеиие ферм испытательной нагрузкой вели по двум схемам: по схеме № 1 ферму загружали односторонней нормативной нагрузкой, а по схеме № 2— двусторонней нормативной, расчетной и разрушающей нагрузками. Эти схемы соответствовали основным поло­ жениям, принятым при расчете ферм как ригелей много­ этажной двухпролетной рамы.

Втабл. 21 приведены величины усилий, возникающих

всечениях элементов фермы по схеме № 1 при односто­ роннем загружении нормативной нагрузкой.

Втабл. 22 приведены величины усилий, возникающих

всечениях элементов фермы при двустороннем загру­ жении нормативной, расчетной, эксплуатационной и ис­ пытательной нагрузками.

Всоответствии с указанными выше задачами испы­ тания была составлена схема расположения приборов. По этой схеме измерительные приборы фиксируют:

прогибомеры системы Максимова с ценой деления 0,1 мм — прогибы верхнего и нижнего поясов;

индикаторы с ценой деления 0,01 мм-— горизонталь­ ные смещения концов верхнего и нижнего поясов;

55

механические тензометры с базами 20 и 100 мм — де­ формации арматуры стоек;

индикаторы с базами 215 мм и переносной деформометр с базой 234 мм — деформации бетона поясов, стоек

56

57

депием нагрузок до расчетных и выдержка под этими нагрузками ферм № 1 и 2 по 2 ч.

7-й этап. Дальнейшая загрузка всей фермы с доведе­ нием ее до разрушения.

На всех этапах загрузку и разгрузку производили ступенями, равными 20% нормативной нагрузки с вы­ держкой под нагрузкой в течение 12— 15 мин. При на­ грузках, превышающих нормативные, ступени были уменьшены до 10% с выдержкой 15—20 мин.

Показания приборов снимали на всех этапах вплоть до разрушения после каждой ступени нагрузки и вы держки под этой нагрузкой. В конце каждой трещины записывали этап и ступень загрузки.

Разрушение фермы № 1 произошло на 18-й ступени загружения при полной нагрузке на ферму, равной 363 гс (с учетом веса фермы, домкратов и траверс). Отношение разрушающей нагрузки к нормативной составило

отношение разрушающей нагрузки к расчетной —

363 тс

2,08.

173,8 тс

Ферма № 2 разрушилась на 17-й ступени загружения при полной нагрузке на ферму, равной 345,4 тс (с учетом веса фермы, домкратов и траверс). Отношение разру­ шающей нагрузки к нормативной составило

345,4 тс

150,2 тс = 2 , ’

отношение разрушающей нагрузки к расчетной —

345,4 тс

------------ = 2 ,

173,8 тс

В ферме № 1 бетон разрушился в сжатой зоне подко­ са с одновременной потерей устойчивости сжатой арма­ туры. При этом на прилегающем участке верхнего поя­ са фермы произошел выкол бетона.

Ферма № 2 разрушилась в этих же местах с одновре­ менным отрывом крайней стойки от опорного узла в ниж­ нем сечении.

Максимальные прогибы обеих ферм в середине про­ лета при полном их загружения нормативной, расчетной

58