Материал: 1897

Соотношения между значениями относительных перемещений

настила εn в плоскости опирания и деформаций ригеля εr на этом же уровне могут быть самыми разными в зависимости от напряженного состояния системы, момента замыкания связей и уровня опирания настила на ригель.

В случае повторных загружений эффект совместной работы настила с ригелем проявляется, если соблюдать условие εnl > ε0, где εnl – относительные перемещения верхней грани опорных участков

настила при прогибе ригеля; ε0 – остаточные деформации материала замоноличивания в сжатой зоне межплитных швов при повторных за-

гружениях. Если εnl ≤ ε0, а при первом загружении если εnl = 0, то контакт элементов настила в верхней части межплитных швов отсутству-

ет и усилия сжатия через швы не передаются. Такая ситуация воз-

Такие связи существуют даже в случае свободногоИопирания настила, при котором взаимному сдвигу элементов перекрытия сопротивляют-

можна прежде всего на участках с отрицательной кривизной ригеля и

при проявлении усадочных деформаций материала замоноличивания.

ся силы трения и сцепления. ВозникающиеДпри этом касательные напряжения зависят от давления Q со стороны загружаемого настила, а

Для обжатия межплитных швов необходимы связи, препятствующие

раздвижке нижних граней плит по линии опирания настила на ригель.

швов на сжатие и действием сдвигающих усилий, вызывающих внецентренное растяжение ригеля. При этом поперечные сечения ригеля испытывают действие растягивающих усилий. Равнодействующие усилий сжатия N и сдвига Т взаимно уравновешены, что легко доказать, если рассмотреть равновесие вырезанной условно из перекрытия плиты, т.е. T = Ny1 – Ny2, где Ny1 и Ny2 – равнодействующие усилий сжатия, передающиеся на плиту со стороны межплитных швов.

13.2. Модели расчёта системы настила с ригелем

Анализ механизма влияния настила на ригель позволяет более четко и обоснованно сформулировать расчетные предпосылки, необ-

71

ходимые при разработке методов расчета ригелей как элементов конструктивной системы перекрытия. Возможны две модели расчета балочных ригелей с настилом на поперечную нагрузку (рис. 13.4).

В первой модели (рис. 13.4, а) форму и размеры расчетных сечений ригеля принимают неизменными на всех стадиях деформирования. Влияние настила на ригель учитывают дополнительным за-

гружением ригеля усилиями τ. Давление настила на ригель после замыкания связей в перекрытии распределяют с учетом влияния кручения отдельных плит. Ригель рассматривают как внецентренно загруженный элемент. Перераспределенное давление в сочетании с действием растягивающих усилий обеспечивает, как правило, эффективное уменьшение изгибающих моментов в нормальных сечениях ригеля. При таком подходе достаточно простому расчету ригеля предшествует весьма сложный статический расчет перекрытия как пространственной системы. На основании расчета системы осуществляется перераспределение внешней нагрузки и приведение ее к виду, удобному для статического расчета ригеля, т.е. статический расчет выполняют в

Рис. 13.4. Расчетные модели ригеля в системе "ригель – настил"

Для второй модели (рис. 13.4, б) нагрузку на ригель собирают по правилам грузовых площадей и пространственный расчет перекрытия не требуется. Влияние настила учитывают при формировании расчетных комплексных сечений, которые состоят из нормальных сечений

72

ригеля и приопорных участков настила. Основная сложность такого подхода заключается в определении размеров участков комплексного сечения из элементов настила.

Контрольные вопросы

1.Механизм воздействия настила на балки перекрытий.

2.Особенности деформирования элементов в системе перекрытия.

3.Характер усилий взаимодействия настила с балками.

4.Основные расчётные модели системы "ригель–настил".

СБАЛКАМИ ПОКРЫТИЯ

14.1.Результаты экспериментальногоДисследования покрытия

Сцелью определениябпригодностиА к эксплуатации проводили обследование несущих конструкций одноэтажного здания промывоч- но-пропарочной станци(ППС), предназначенной для подготовки железнодорожных ц стерн под налив нефтепродуктов [10]. Обследование потребовалосьСв связи с реконструкцией станции, эксплуатируемой в течение 20 лет. Каркасное однопролетное здание станции размером в плане 15×150 м было выполнено из сборного железобетона. В покрытии применены стропильные балки таврового сечения пролетом 15 м и ребристые плиты пролетом 6 м.

Модернизация технологического оборудования, в частности, сложной системы вентиляции с многочисленными выходами на покрытие, необходимость значительного ремонта кровли, плохое состояние отдельных плит оправдывали целесообразность замены части настила. Демонтаж балок по разным причинам исключался, поэтому при обследовании основное внимание было обращено на оценку пригодности стропильных балок, выполненных без предварительного напряжения арматуры.

Несмотря на значительный срок службы и сложный темпера- турно-влажностный режим внутри здания, отказов конструкций в

73

процессе эксплуатации не отмечалось. Однако при осмотре балок были обнаружены трещины шириной раскрытия до 0,3 мм, а также отколы защитного слоя бетона с обнажениями конструктивной проволочной арматуры. Для более тщательного обследования и проверки надежности были отобраны две расположенные рядом балки с характерными дефектами.

С целью выявления степени коррозии арматуры удалили защитный слой бетона на участках с трещинами. Следов коррозии на арматуре не обнаружили. В то же время сварные швы в соединениях подверглись значительной коррозии. Отклонений от проекта в сопряжениях сборных элементов не отмечено, за исключением плохого качества раствора в межплитных швах.

Прочность бетона на поверхностных участках балок определяли при помощи молотка Кашкарова. Средние значения прочности составили около 50 МПа, что соответствовало проектным характеристикам с учетом возраста бетона.

С целью определения жесткости и трещиностойкости балок раз-

Рис. 14.1. Конструктивная и испытательная схемы покрытия здания ППС

Испытания проводили в два этапа. На первом этапе испытательную нагрузку из бетонных блоков массой 0,8 – 2 т равномерно рас-

74

пределяли вдоль пролета обеих контрольных балок. Сначала загрузили одну из балок до уровня, соответствующего расчетным значениям изгибающего момента в пролете и поперечной силы на опорах. Загружение осуществлено за пять ступеней, после каждой из которых измеряли вертикальные перемещения балок в середине пролета и на опорах прогибомерами Максимова с ценой деления 0,1 мм. После первой балки в такой же последовательности загрузили вторую балку. С целью последующего выявления разгружающего влияния смежных незагруженных балок измеряли также их перемещения. В процессе испытания наблюдали за образованием и развитием трещин в конструкциях.

Результаты испытания подтвердили некоторое разгружающее влияние смежных балок (до 10 – 20 % на каждой ступени), связанных настилом с контрольными балками. ОднакоИожидалось, что на каждую из контрольных балок действовала испытательная нагрузка, эквивалентная нормативной. ПолученыДданные о существенном различии деформаций контрольных балок, основной причиной которого предположительно оказалась разная степень совместной работы их с настилом из-за неоднородностиАмежплитных связей. Обоснованность этой предпосылки проверяли на втором этапе испытания, в процессе которого загружали толькобменее жесткую балку.

Перед загружением сварные швы между балкой и плитами п о- крытия, опирающимисяина нее, удалили, а швы между плитами тщательно очистили от раствора. Во время испытания плиты служили только для удобстваСразмещен я нагрузки на опытной балке и оказывали на нее лишь местное вл яние. Балку загрузили до нормативной нагрузки за 4 ступени.

Анализ результатов испытаний подтвердил значительное влияние настила на балку. На уровне нормативной нагрузки на втором этапе прогиб контрольной балки оказался на 35 % больше, чем на первом этапе. Раскрытие трещин от действия испытательной нагрузки не превысило 0,05 мм. По сравнению с результатами расчета балок по упрощенной схеме без учета взаимодействия сборных элементов опытные данные свидетельствуют о значительных резервах жесткости и трещиностойкости балок в составе каркаса. Согласно расчетам ожидалось приращение прогибов балки от испытательной нагрузки, соответствующей нормативной, до 2,63 – 2,96 см, а приращение ширины раскрытия трещин до 0,2 мм, что значительно больше опытных данных.

75