книги из ГПНТБ / Строительство и защита зданий на подрабатываемых территориях

иия — однослойные, толщиной 35 еж, выполнены из термозитобетона марки 75.

Надоконные перемычки армированы сварными сетками, простен­ ки и подоконные перемычки — сварными каркасами по альбому 1-480-АВ переходной серии. Вертикальное сопряжение сборных

вертикальными стыками стеновых панелей на расстоянии 3,2 и 5,8 м от его торца. При этом было выполнено 4 этапа поддомкрачивания:

—опускание опор системы домкратов, установленных по оси «1» на'SO мм (ЗО/'Х 1968 г.);

—последующее опускание опор системы домкратов, установлен­ ных по оси «2» на 15 мм (31/Х 1968 г.);

—одновременное опускание опор по оси «1» до 35 мм и по оси «2» до 20 мм (1/XI 1968 г.);

—выравнивание надземных конструкций.

В начале эксперимента при помощи гидродомкратной установки надземные конструкции отсека были равномерно подняты на 8— 10 мм и разобрана кирпичная кладка под цокольной рамой.

Заданные деформации фиксировались ограничителями домкратных установок. После выравнивания конструкций надземной части здания зазор между цокольной рамой и стенами подполья заполни­ ли кирпичной кладкой.

41

Отсчеты по установленным приборам производились через 12— 18 ч после каждого этапа загружения. При этом фиксировались перекосы панельных конструкций; относительные смещения смеж­ ных панелей; дополнительные напряжения в арматуре поэтажных поясов; наклоны панельных конструкций; напряжения на поверх­ ности наружных стеновых панелей; развитие трещинообразования в несущих конструкциях.

ческие измерения.

Для изучения напряженно-деформированного состояния панель­ ных конструкций была применена методика исследования напря­ жений на поверхности несущих панелей с использованием фото­ упругих тензометров, опробированная при проведении натурных испытаний в Донецке.

На 9 панелях второго и четвертого этажа были установлены ро­ зетки из трех тензометров (рис. 15), на остальных определялись только £i и е,п . Перед началом эксперимента определили физикомеханические характеристики материалов стеновых панелей и фо­ тоупругих датчиков.

По данным испытаний были получены следующие значения:

£ = 1 , 4 - 1 0 5 кГ/см2; I<t = 4 - Ю - 6 ; К. =0,53 кГ/см2.

(Е — модуль упругости материала стеновых панелей; Кг, Ка — тарировочные коэффициенты фотоупругого материала датчиков, приведенных к толщине 6 = 3 мм).

42

Снятие отсчетов по фотоупругим тензометрам производилось двумя различными приборами. На первом и втором этажах отсче­ ты снимались односторонним полярископом конструкции ХИЭИ, иа четвертом и пятом этажах — компенсационной кварцевой плас­ тинкой. Фиксирование напряжений в датчиках, установленных на панели третьего этажа, производилось обоими приборами.

© © © © © © © © © © © ©

Рис. 16. Деформации наружной стены в результате двух этапов поддомкрачивания:

а — первый этап; б — второй этап.

После I цикла загружения в конструкциях наружной стены по оси «А» зафиксировано (рис. 16, а) следующее изменение деформативного состояния исследуемых элементов:

1. Произошло искривление цокольного пояса, и в месте имита­ ции уступа появились сквозные трещины в растянутой (верхней) зоне с раскрытием до 0,5 мм. Смещение реперов по осям «2» — «6» вызвано технологическими особенностями примененного метода поддомкрачивания. При этом произошло дополнительное врезание фундаментов в грунт и соответствующая деформация конструкции всего здания.

2. В вертикальных швах панельных конструкций (по осям «1» — «3») появились поэтажные вертикальные сквозные трещины с рас­ крытием 1—5 мм. Величина раскрытия трещин на каждом этаже возрастала по высоте шва и достигала своего максимального зна­ чения на контуре верхней замоноличенной шпонки. Величина рас­ крытия трещин у поясных шпонок увеличивалась с высотой здания. Раскрытие шва по оси «2» в уровне покрытия здания, равное 14 мм, вызвано низким качеством анкеровки арматурного петлевого сое­ динения.

43

3. Все панели, выбранные для эксперимента, имели диагональ­ ные сквозные трещины, расположенные в перемычечной части па­ нелей у верхних углов проемов и частично у нижних углов. Эти трещины, раскрытые до 0,3 мм, пересекали 7з часть сечения пере­ мычек и возникли в процессе изготовления панелей. Заменить эти панели не представлялось возможным, так как они имели целевое назначение при монтаже экспериментального отсека и арматура их была оснащена электротензометрами.

При поддомкрачивании технологические трещины в надпроемиых перемычках наружных стеновых панелей, расположенные у оси «1», раскрывались на 0,8—1,5 мм, а трещины, расположенные в противоположных углах, — частично закрывались.

4. Вследствие перераспределения усилий в несущих элементах конструкций стены по оси «А» в подпроемных перемычках первого от торца здания ряда панелей появились новые сквозные наклон­ ные трещины, раскрытые на 1,5—4,0 мм и пересекающие все сече­

над нижним узловым сопряжением смежных панелей торцовых и продольных стен здания.

На рис. 16, б приведены данные, иллюстрирующие характер раз­ вития деформаций в панельных конструкциях при I I цикле загружения экспериментального отсека. Их анализ показывает:

1. Оседания реперов цокольного пояса не совпадали с переме­ щениями фиксаторов домкратных установок (табл. 8), что свиде­ тельствовало о дополнительном врезании фундаментов здания в грунт с одновременным кручением крупнопанельного отсека.

2. Вертикальные швы по осям «1» и «2», а также трещины, раз­ вившиеся в панельных конструкциях при I цикле загружения, час­ тично закрылись.

44

3. Вертикальный шов в месте образования имитируемого уступа (по оси «3») дополнительно раскрылся. В уровне пятого этажа раскрытие составило 2,5 мм.

4. На первых 3 этажах в перемычных частях стеновых панелей,

состояния стеновых панелей, соответствующего их загружению вы­ шележащей нагрузкой и действием неравномерного оседания осно­ вания до начала эксперимента, удалось осуществить лишь для двух

этом в вертикальных швах смежных панелей сквозные трещины от­ сутствовали, наблюдались лишь незначительные сдвиговые дефор­ мации, которые условно можно отнести к.упругой, стадии работы

45

материалов замоноличивания швов, иными словами, отдельные панели испытывали контурные (граничные) условия загружения, приложенные по всему контуру. Максимальные нормальные на­ пряжения возникли в надпроемных перемычках. Резких концентра­ ций напряжений, а также дополнительного трещинообразования на теле панелей не наблюдалось.

При I цикле загружения в стеновых панелях наружных стен поя­ вились дополнительные растягивающие напряжения, которые не превысили начальных (сжимающих) напряжений. Значительная концентрация их наблюдалась в угловых зонах сборных элемен­

ции, расположенные над имитируемым уступом, оказались практи­ чески расчлененными на отдельные составные элементы.

Дополнительные напряжения в исследуемых точках были зафик­ сированы после образования трещин в теле панельных конструк­ ций и их стыковых соединениях, поэтому полученные эксперимен­ тальные данные следует рассматривать с учетом развившегося тре­ щинообразования и изменения контурных условий загружения.

Анализ экспериментальных данных, полученных при поддомкра­ чивании отсека здания серии 1-480А-34В, позволил сделать следую­ щие выводы о работе конструкций крупнопанельных домов с про­ дольными несущими стенами, выполненных из сборных элементов

сточечными арматурными петлевыми соединениями:

1.При неравномерной осадке основания, соответствующей обыч­ ным условиям строительства, работу исследуемой конструкции здания можно отнести к упругой стадии. Следовательно, статиче­ ский расчет несущих стен .необходимо выполнять как для пластин, соединенных между собой упруго-податливыми связями, а растет стеновых панелей с проемами — как для упругих плоско-напряжен­ ных лластин € отверстиями, испытывающих определенные силовые воздействия, распределенные по всему наружному коитуру панелей.

2.При значительном вертикальном искривлении (конеолировании) коробки здания 'изменение деформированного состояния рас­ сматриваемой конструкции проявилось в виде:

—раскрытия вертикальных монтажных'Стыков между смежными панелями;

—сдвигов сборных элементов относительно друг друга по верти­ кали и горизонтали;

—перекосов панелей, ослабленных оконными и дверными прое­ мами.

При этом деформации в конструкциях происходили неравномерно по высоте-и длине здаиия. Максимальные деформации наблюдались в месте имитации уступа.

46

Дополнительные напряжения в поэтажных поясах распространя­ лись на весь отсек. Перекосы .панельных конструкций вызвали их разрушение, и стеновые панели наружных несущих стен оказались практически расчлененными на отдельные элементы. В условиях до­ полнительного искривления наружных стен в своей плоскости пане­ ли работали самостоятельно, связь между ними осуществлялась работой горизонтальных швов, стыковыми замоноличенными арма­ турными соединениями вертикальных монтажных швов и совмест­ ной .работой с панелями перекрытия, соединенных между собой в уровне поэтажных поясов металлическими накладками. При этом прослеживается поэтажная (ярусная) работа 'панельных конструк­ ций.

3. Применение замоноличенных петлевых соединений сборных элементов значительно увеличило деформативность вертикальных монтажных сопряжений, что способствовало появлению больших перекосных деформаций в несущих панелях с оконными и дверными проемами. Поэтому при статическом расчете крупнопанельных зда­ ний с подобными сопряжениями сборных элементов необходимо обоснованно учитывать ожидаемую величину податливости таких стыков, которую можно определить лишь экспериментальным путем.

Имитация уступов основания путем поддомкрачивания надзем­ ных конструкций здания позволила получить ориентировочные, при­ ближенные данные. Для более точного определения области приме­ нения исследуемых конструкций при застройке подрабатываемых территорий с крутым залеганием угольных пластов потребовались дополнительные теоретические исследования и лабораторные испы­ тания. Поэтому вслед за натурными испытаниями был выполнен комплекс специальных испытаний на физической модели несущей наружной стены крупнопанельного дома данной серии в лаборатор­ ных условиях.

Геометрический масштаб модели составил:

К = - ^ - = 1 0 ,

где L„, Z.M —геометрические характеристики здания в натуре и его •модели.

Такой масштаб позволил изготовить конструктивные элементы модели из эквивалентных материалов на основе сыпучих и вяжущих компонентов.

Настоящие исследования намечалось выполнить лишь в упругой стадии, поэтому полным подобием микроструктуры материалов модели и натуры можно было пренебречь. Эквивалентный мате­ риал для элементов модели стены здания был подобран исходя из требований его подобия с материалом прототипа по объемному ве­ су, пределу прочности на изгиб, растяжению и сжатию. Для этой

47

цели был проведен цикл испытаний по определению физико-механи­ ческих свойств образцов материала различного состава компонен­ тов. При их выборе учитывались особенности «мокрых» процессов изготовления « монтажа сборных элементов модели.

Наиболее приемлемым для проведения настоящих исследований оказался материал партии образцов из керамзитобетона следую-

щего состава, >проц.: песок-—57, керамзитовая крошка фракцией до 5 мм — 23, цемент .марки 600 — 10, вода — 10.

48

Такой материал легко формуется, обрабатывается, обладает до­ статочной прочностью при растяжении, что не требует армирования отдельных сборных элементов. К недостаткам следует отнести до­ вольно высокий начальный модуль упругости.

Модель наружной несущей стены здания выполнена из двух ти­ пов сборных конструкций: панелей с оконным проемом и балконных панелей (рис. 18). В отличие от типовых проектных решений приме­ нен один разбивочный шаг членения стены на сборные элементы по длине, балконные ланели расположены симметрично. В уровне пе­ рекрытий каждого этажа модели устроены монолитные железобе­ тонные пояса, а для устойчивости модели — примыкающие к «ей участки поперечных стен. Поэтажный и цокольный пояса армиро­ ваны. Поперечные стены имели замоноличенные петлевые связи с наружной стеной, расположенные в уровне поэтажных перекрытий. Шов скольжения, отделяющий фундаментно-подвальную часть зда­ ния, выполнен из двух слоев пергамина с прослойкой щипаной слю­ ды (коэффициент трения fT p =0,2). На .наружную поверхность 'пане­ лей первого, третьего и пятого этажей наклеены пластины из фото­ упругого материала с зеркальным отражающим слоем. Монтаж­ ные швы замоноличены цементным раствором марки 25, .поэтажные пояса и цокольный пояс выполнены из цементного раствора марки 50, блоки стен подвала и фундаментные подушки — из гипсобетона. Железобетонные пояса армированы вязальной проволокой диамет­ ром 2 мм.

Модель была установлена на песча.ное основание с высотой слоя, равной двухкратной высоте заглубленной части модели. Вертикаль­ ное перемещение основания фиксировалось по заданному очерта­ нию. Песок различных фракций послойно был утрамбован в сколь­ зящей опалубке опорного поддона испытательного стенда, рабочей частью которой являлись металлические пластины, перемещаемые в вертикальной плоскости переносным домкратом.

Вертикальные деформации основания, фундаментов и цокольного пояса фиксировались индикаторами часового типа с ценой деления 0,01 мм, горизонтальные деформации модели стены в уровне 'по­ этажных перекрытий —индикаторами с ценой деления 0,001 мм.

Для изучения картины распределения напряжений в фотоупругом покрытии модели использовалась установка, состоящая из проек­ ционного фонаря с источником белого света, поляризатора и анали­ затора. Разность главных напряжений о\—ог определялась путем сопоставления цветов изохром, наблюдаемых в фотоупругом покры­ тии модели, с интерференционными цветами колец Ньютона:

Оптически активный материал для фотоупругого покрытия эле­ ментов модели изготовлен в лабораторных условиях на основе по­ лимеризации эпоксидной смолы ЭД-6. При этом использован ком­ паунд такого состава, вес. ч.:

Толщина пластинок фотоупругого покрытия модели составляла 3—4 мм. Для устранения начальных 'напряжений материал подверг­ ся отжиму, после чего на пластинки эпоксидным клеем была накле­ ена металлическая фольга, служившая отражающим слоем.

Полученный оптически-активный материал имел следующие ха­ рактеристики:

Исследования состояли из двух циклов:

I цикл. Вертикальные искривления модели стены здания с ленточ­ ным фундаментом, отделенным швом скольжения от надземной ча­ сти и установленным на песчаное основание. При этом модель за­ гружалась нагрузкой, имитирующей собственный вес ее несущих конструкций и полезную нагрузку от поэтажных перекрытий.

I I цикл. Аналогичные загружения модели для случая применения столбчатых фундаментов, установленных на жесткое основание.

Каждый цикл испытаний состоял из следующих последовательно выполняемых операций:

—установка измерительной аппаратуры;

—поэтажная -загрузка модели эквивалентной нагрузкой;

—создание имитации деформирующегося основания;

—фиксирование вертикальных искривлений фундаментной ча­

сти модели стены здания и горизонтальных деформаций цокольного

ипоэтажных поясов;

—освещение модели поляризованным светом;

—определение знака напряжений в фотоупругом покрытии на свободном контуре исследуемых панелей;

—нанесение люмографом на поверхности фотоупругого покры­ тия контуров изохром;

—аналогичное фиксирование положений изоклин при синхрон­

ном вращении скрещенных поляризационных фильтров от 0° до 90°

синтервалом в 10°;

—определение по картинам изохром и изоклин численных зна­ чений напряжений в исследуемых сечениях модели.

50