A. В.ГРАНОВСКИЙ, А.Л.СМИЛЯНСКИЙ, кандидаты техн. наук (ГУП ЦНИИСК им.В.А.Кучеренко); B. Г. ГРАНИК, канд. техн. наук (НИПТИ “Стройиндустрия”), К оценке надежности платформенных стыков панельных зданий при использовании в них преднапряженных плит с внутренними анкерами
Повышение комфортности эксплуатируемых помещений (уровня элитности зданий) связано, в частности, с увеличением размеров архитектурно-планировочных ячеек, что при росте этажности панельных зданий ведет к повышению уровня нагружения их несущих конструкций, в том числе наиболее ослабленного конструктивного узла здания - платформенного стыка несущих стен и перекрытий. Решение вопроса повышения несущей способности платформенных стыков здания достигается различными конструктивными способами, один из которых - увеличение прочности опорных зон конструктивных элементов стыка.
В ГУП ЦНИИСК им. Кучеренко совместно с НИПТИ “Стройиндустрия” выполнены экспериментальные исследования по оценке несущей способности платформенных стыков крупнопанельных зданий при использовании в качестве элементов перекрытий преднапряженных плит с внутренними анкерами, натяжение арматуры которых произведено на внутренние упоры форм (рис.1) по технологии, разработанной в НИПТИ “Стройиндустрия” [1,2]. Ранёе аналогичные фрагменты плит перекрытий были испытаны по методике, изложенной в [3].
В бетоне опорной зоны плит перекрытий за счет их преднапряжения и вертикального обжатия от действующих нагрузок создается эффект объемного напряженного состояния, влияние которого на прочность стыкового соединения до сих пор не исследовалось и в нормативных документах [4] не отражено.
Для оценки влияния использования преднапряженных плит на прочность платформенного стыка была разработана программа исследований, включающая испытания 4 серий образцов стыков. Конструкция фрагментов опытных образцов плит перекрытий и стеновых панелей приведена в табл. 1.
Опытные образцы элементов стыка были изготовлены по методике НИПТИ “Стройиндустрия” в условиях формовочного цеха Кунцевского комбината ЖБИ-9 в следующем порядке: напрягаемые стержни натягивали на внутренние упоры форм электротермическим способом, используемом на комбинате; контролировали напряжения стержней; размещали и привязывали к напрягаемым стержням распределительную арматypy; в формы устанавливали деревянные перегородки и тщательно их раскрепляли для предотвращения смещения при формовании от воздействия вибронасадки, которой уплотняют бетонную смесь; подготовленную форму устанавливали на стан-конвейер между рядовыми заводскими формами; бетоноукладчиком подавали в форму бетонную смесь, уплотняли вибропригрузом, заглаживающим валом отделывали верхнюю поверхность и устанавливали подъемные петли; после окончания тепловлажностной обработки бетона образцов формы из щелевой пропарочной камеры поднимали на верхний ярус стана.
Разработанный и осуществленный способ изготовления образцов напряженных плит позволил обеспечить предварительное напряжение арматуры в них и передачу пред- напряжения на бетон тем же образом, что и в реальных преднапряженных плитах. Испытания образцов стыков проводились по разработанной в ЦНИИСК им.Кучеренко стандартной методике. Схема испытаний опытных образцов приведена на рис.2. Прочность бетона элементов стыка и раствора в швах определяли по результатам испытаний кубов размерами соответственно ЮхЮхЮсм и 7.07x7.07x7.07см. Результаты испытаний кубов представлены в табл. 2.
В 1 серии образцов стыков применялись ненапряженные плиты перекрытий. Данная серия являлась эталонной и использовалась для сравнительной оценки влияния эффекта преднапряжения плит (образцы стыков 2 и 3 серий) на несущую способность стыка. В образцах стыков 4 серии использовались плиты с натяжением арматуры по традиционной схеме - на внешние упоры форм.
Деформации бетона элементов стен и плит измерялись с помощью тензодатчиков с базой L=50mm, деформации растворного шва - индикаторами часового типа с ценой деления 0.01мм.
В соответствии с указаниями ВСН 32-77 [4] для зоны платформенного стыка расчетом должна определяться прочность как опорных сечений панелей, так и опорных участков плит перекрытий. Учитывая, что в соответствии с программой испытаний класс бетона по прочности на сжатие для плит принимался ниже, чем для стеновых панелей, обработка результатов испытаний стыков, представленная в табл. 3, выполнена исходя из прочности бетона плит перекрытий
Анализ результатов экспериментальных исследований прочности платформенных стыков с использованием преднапряженных на внутренние анкера плит перекрытий позволяет отметить следующее.
1. Характер разрушения ненапряженных плит (серия I, П-4) и преднапряженных плит с натяжением арматуры на внешние упоры (IV, Пн- 3) соответствует классической схеме разрушения плит в стыке. При этом величина экспериментальной предельной нагрузки на стыке достаточной степенью точности описывается нормативными формулами [4].
2. В стыках с плитами марок Пн- 1 и Пн-2 (серии II и III), имевших внутренние анкеры на напрягаемых стержнях, характер поверхности разрушения (рис.З) существенно отличается от разрушения плит в стыках серии I и IV. Наличие зон обжатия бетона торцевых участков плит вблизи напрягаемых стержней кардинально меняет характер напряженно-деформированного состояния (НДС) бетона по длине опорной зоны плиты. В зоне расположения анкеров в бетоне плиты создается объемное напряженное состояние, являющееся причиной существенного увеличения прочности бетона в опорной зоне плиты.
3. В случае использования в платформенных стыках ненапряженных плит перекрытий либо плит с натяжением арматуры на внешние упоры разрушение опытных образцов “по плитам” происходило при напряжениях составляющих (0.93...0.97)xR нт . Для стыков с применением плит, преднапряженных по методике, предложенной в [1,2], разрушение бетона опорных зон плит и, соответственно, стыков происходило при напряжениях, составляющих (1.07...1.09)x R",.
Выводы
1. Разработанная в [1,2] конструкция преднапряженных плит с принципиально новой схемой натяжения арматуры на внутренние не- смещаемые упоры позволила создать в зоне анкеровки (опорная зона плит) объемное напряженное состояние и тем самым увеличить несущую способность платформенных стыков на 15... 17% по сравнению со стыками с ненапряженными плитами, либо в случае применения плит с “традиционным” натяжением арматуры на внешние упоры.
2. Наличие в опорных зонах преднапряженных плит выемок от внутренних упоров форм не ведет к снижению прочности торцов плит, что следует учитывать при проектировании новых серий панельных зданий.
Бетон и железобетон, 2003 №2